Jedno z pytań, które prawie zawsze pojawia się na wykładach z astronomii: kiedy wybuchnie słońce? Oczywiście nie da się na to udzielić dokładnej odpowiedzi. Ale co ostatecznie stanie się z naszą gwiazdą i Układem Słonecznym, można przewidzieć.
PRZESTRZEŃ „KOŁYSKA”
Gwiazdy, podobnie jak ludzie, rodzą się, żyją i umierają. A jeśli rodzą się mniej więcej w ten sam sposób, ich ścieżka życiowa biegnie i umiera w zupełnie inny sposób.
Wiele współczesnych teorii astrofizycznych zgadza się, że gwiazdy powstają z obłoków gazu i pyłu. Taka chmura, zwana „gwiezdną kolebką”, jest bardzo duża, dziesiątki tysięcy razy większa od naszego Układu Słonecznego i bardzo masywna, ma miliony mas Słońca.
„Gwiezdna kołyska” może powoli krążyć wokół galaktyki przez miliardy lat, aż do wystąpienia incydentu niezbędnego do rozpoczęcia „ogólnej aktywności”. Może to być zderzenie z inną „kołyską”, przejście przez gęste ramię galaktyki spiralnej lub fala uderzeniowa z pobliskiej eksplozji supernowej.
A potem w „gwiezdnej kołysce” następuje zapaść grawitacyjna, czyli szybki skurcz. Obłok gazowo-pyłowy rozpada się na grudki, z których niektóre zachowają swoją mętną strukturę, ale niektóre, „najmniejsze”, ważące mniej niż 100 mas Słońca, będą w stanie uformować gwiazdę.
Gaz w małych skupiskach nagrzewa się, gdy kurczy się i zamienia w gęstą, sferyczną protogwiazdę obracającą się wokół własnej osi. To oszałamiająco piękny proces.
CO SIĘ PÓŹNIEJ STANIE?
To, czy protogwiazda zamieni się w gwiazdę, zależy od tego, jak wysoka jest temperatura w jej jądrze. Jeśli temperatura osiągnie około dziesięciu milionów stopni, w jądrze rozpocznie się fuzja termojądrowa - przemiana wodoru w hel. Wewnątrz nowo narodzonej gwiazdy ustali się równowaga hydrostatyczna, a dalsza kompresja ustanie. Gwiazda ustabilizuje się i zacznie świecić.
Z biegiem czasu wokół gwiazdy mogą powstawać planety, a na planetach może powstać życie.
Ale czasami bywa zupełnie inaczej. Czasami pojawiają się tak zwane gwiazdy „martwe urodzenia”. Jeśli temperatura w jądrze "spada" poniżej fuzji termojądrowej, gwiazda staje się brązowym karłem i umiera bardzo szybko, w ciągu dziesiątek milionów lat. Gaśnie bez czasu, aby naprawdę wybuchnąć. Na szczęście nasze Słońce należy do pierwszej grupy i jest przeznaczone do długiego (choć nie nieskończenie długiego) życia gwiezdnego.
Nawet niewielkie, jak na kosmiczne standardy, wybuchy aktywności słonecznej mogą powodować burze magnetyczne na Ziemi, a nawet wyłączać sprzęt.
„INŻYNIER” W GŁĘBIEJ?
Astrofizycy szacują, że Słońce ma pięć miliardów lat. Przez analogię z życiem ludzkim Słońce już opuściło okres młodości, ale wciąż jest mu bardzo daleko od starości. Najbardziej, że ani czas pracy.
Oto nasza oprawa i pracuje oszczędnie, zamieniając wodór w hel, a dzięki temu oświetlając i ogrzewając przestrzeń świata, ciebie i mnie.
Trzeba powiedzieć, że w światowej „hierarchii gwiezdnej” Słońce zajmuje bardzo przeciętną pozycję pod względem masy, jasności i położenia. Ponownie używając ludzkiej analogii, możemy powiedzieć, że pracuje jako zwykły inżynier w małym przedsiębiorstwie gdzieś na rosyjskich prowincjach.
(Nawiasem mówiąc, w głębi lądu: jest to dość dokładna analogia, ponieważ Układ Słoneczny znajduje się między dwoma ramionami spiralnymi Drogi Mlecznej w bardzo znacznej odległości od jej centrum - 32 660 lat świetlnych.)
„Gwiezdną hierarchią” dla astrofizyków jest diagram Hertzsprunga-Russella, który określa zależność jasności (jasności) gwiazdy od jej koloru i temperatury powierzchni.
Według niej Słońce znajduje się mniej więcej w środku „ciągu głównego”, na którym znajduje się większość znanych nam gwiazd. Zwykła, zwyczajna oprawa klasy widmowej G, nie do końca karzeł, ale bynajmniej nie olbrzym.
PLAMY NA TWARZE ŚWIATŁA
Pięć miliardów lat syntezy termojądrowej doprowadziło do tego, że około 40% wodoru we wnętrzu Słońca zamieniło się już w hel. Powierzchnia Słońca powoli, ale pewnie stygnie (teraz temperatura powierzchni wynosi około sześciu tysięcy stopni, czyli tysiąc razy mniej niż temperatura jego jądra i tysiąc razy wyższa niż temperatura najgorętszych zakątków Ziemi).
Tak jak skóra na twarzy człowieka z wiekiem staje się pomarszczona, tak „twarz” Słońca pokrywa się plamami. Charakter plam nie jest do końca poznany, zakłada się, że są to strefy o stosunkowo niskiej temperaturze w fotosferze słonecznej i własnym polu magnetycznym.
Co stanie się ze Słońcem, a co za tym idzie Układem Słonecznym, gdy cały wodór w jego wnętrzu zostanie wypalony? Czy zakończy swoje dni w czarnym kosmicznym chłodzie, czy odwrotnie, w błysku najjaśniejszego, niewyobrażalnego płomienia? A co najważniejsze dla nas, żyjących teraz, - kiedy to się stanie?
WIEK I ŚMIERĆ
Uspokójmy czytelnika - zgodnie ze wszystkimi poważnymi teoriami astrofizycznymi stanie się to bardzo, bardzo szybko. W ciągu setek milionów, a może miliardów lat, dzielących nas od tej smutnej chwili, ludzkość bez wątpienia znajdzie sposób na ucieczkę. Dlatego wszystkie powyższe pytania dotyczące przyszłych losów Słońca są dla nas czysto teoretyczne, choć bardzo interesujące.
Rozważmy najpopularniejsze scenariusze „zagłady” wśród astrofizyków.
Za miliard lub dwa lata Słońce zacznie się „starzeć”. Główne „paliwo” termojądrowe - wodór - pozostanie coraz mniej w jądrze, a Słońce, z powodu naruszenia równowagi hydrostatycznej, najpierw zwiększy swój rozmiar. Ze zwykłej żółtej gwiazdy zamieni się w czerwonego olbrzyma wielkości orbity Merkurego.
CO CZEKA NA PLANETĘ?
Planety bliskie Słońcu - Wenus, Ziemia, Mars - zamienią się w bezwodne i pozbawione życia kamienne kule. Języki korony słonecznej będą stale lizać powierzchnię pustej Ziemi, a jej plazma spowolni jej obrót, zamieniając okrągłą orbitę w spiralę.
Być może Ziemia w końcu spadnie na Słońce, a może nie, ponieważ czerwone olbrzymy żyją bardzo krótko, tylko jakieś 100-200 milionów lat. To w tym czasie ostatnie atomy wodoru zamienią się w hel, zakończy się cykl termojądrowy, zaczerwienione, spuchnięte Słońce gwałtownie opadnie, opadnie do wewnątrz.
Zapadanie grawitacyjne następuje bardzo szybko i za niecałe kilka miesięcy naszych czasów Słońce zamieni się w maleńką, wielkości Ziemi, ale niezwykle jasną ze względu na szybkie kurczenie się białego karła.
A po kolejnych stu milionach lat biały karzeł ostygnie i stanie się czarnym karłem, supergęstym iw końcu „martwym” obiektem kosmicznym, tylko o masie i grawitacji przypominającej dawną promienną gwiazdę.
KOLEJNY SCENARIUSZ
Jednak rzeczy mogą się dziać w inny sposób. Jak człowiek czasami umiera przed terminem z powodu choroby lub wypadku, tak nasze Słońce może nie dożyć zmierzonej dla niego granicy wieku. Tak tragiczny wypadek dla gwiazdy może stać się supernową.
Ze względu na swoje stosunkowo małe rozmiary, jest mało prawdopodobne, aby Słońce zamieniło się w supernową, ale jest to możliwe.
Faktem jest, że oprócz przemiany wodoru w hel, we wnętrzu gwiazdy mogą zachodzić inne reakcje termojądrowe. Kiedy (i jeśli!) skumulowana masa rdzenia helowego staje się zbyt duża, rdzeń nie może wytrzymać własnego ciężaru i zaczyna się kurczyć, wzrastająca temperatura może spowodować przemianę helu w węgiel, węgla - w tlen, tlenu - w krzem i wreszcie krzem - w żelazo…
Naturalnie uwalnia się niesamowita, kolosalna ilość energii.
Aktywność słoneczna
Podobnie jak guz nowotworowy, wewnątrz gwiazdy pojawia się i rośnie nowy, żelazny rdzeń. Będzie rosła, aż coraz większa grawitacja zniszczy strukturę tworzących ją atomów. Powłoki elektronowe atomów „zapadną się” na ich jądra, przekształcając je z protonu w neutron.
Jądro samej gwiazdy zmniejszy się miliony razy, pomiędzy nim a zewnętrznymi powłokami gwiazdy pojawi się warstwa próżni, w którą te najbardziej zewnętrzne powłoki spadną, nagrzewając się do ogromnej temperatury.
Ale nie będzie gdzie szczególnie spaść, bo jądro neutronów będzie odbijać zewnętrzne warstwy, jak rakieta doświadczonego tenisisty – latająca piłka. A potem odbite muszle wybuchną, a gwiazda zamieni się w supernową.
Jeśli tak się stanie naszemu Słońcu, to przez kilka miesięcy będzie ono co sekundę emitować w otaczającą przestrzeń tyle energii promieniowania, ile oddało przez 10 tysięcy lat.
A inteligentne istoty, znajdujące się w bezpiecznej odległości od nieistniejącego już Układu Słonecznego, gdzieś w mgławicy Andromeda, będą z zainteresowaniem obserwować nowy, jasno świecący obiekt gwiezdny, który zdobił ich nocne niebo, wskazując na siebie palcami. Albo macki.
Jednak jest prawdopodobne, że będą to nie tylko inteligentne, ale obce nam stworzenia, ale nasi potomkowie. Ponieważ nawet w mało prawdopodobnym przypadku, gdy Słońce zamieni się w supernową, będą mieli co najmniej dziesiątki milionów lat (a to dużo jak na ewolucję!) na znalezienie odpowiednich nowych światów i dotarcie do nich.
Czy to się rozpuści?
Niedawno naukowcy wysunęli kilka bardziej oryginalnych hipotez dotyczących tego, jak nasza gwiazda może zginąć.
Twierdzą, że nie będzie wybuchu supernowej ani „normalnego ochłodzenia” Słońca. Z biegiem czasu oprawa zrzuci starą i niepotrzebną powłokę gazową, jak wąż - skórę.
W końcu zamieni się w świetlistą chmurę planetarnej mgły, która ostygnie przez kilka tysięcy lat, a z czasem po prostu rozpłynie się w przestrzeni kosmicznej. Planety Układu Słonecznego, pozostawione bez gwiazdy, staną się niezdatne do zamieszkania.
To prawda, że astronomowie nie potrafili wyrazić, dlaczego słońce miałoby spotkać inny los niż jakiekolwiek inne gwiazdy, które przechodzą przez pełny cykl życia.
Cóż, nie zapominajmy, że apokaliptyczne przepowiednie pojawiały się cały czas. Co więcej, wypowiadali je bardzo poważni ludzie. Najbliższa data śmierci Słońca to rok 2060. Obliczył go matematycznie słynny Izaak Newton. '
Zimą 2017 roku naukowcy korzystający z teleskopu Hubble'a zarejestrowali na zdjęciu powstawanie mgławicy w wyniku śmierci gwiazdy podobnej do Słońca.
TYLKO MAŁE Echa
Nawiasem mówiąc, nawet teraz, gdy apokalipsa jest jeszcze bardzo odległa, dość spokojne Słońce ma czasami bardzo negatywny wpływ na całe życie na Ziemi.
W ten sposób norwescy badacze, którzy rozpoczęli swoje badania około dziesięć lat temu, przetworzyli dane z ksiąg parafialnych w rejonie Trondheim w okresie od 1750 do 1900 roku. Naukowcy porównali dane dotyczące oczekiwanej długości życia ludzi z fazami aktywności słonecznej i doszli do naprawdę rewelacyjnych wniosków.
Osoby urodzone w szczycie aktywności słonecznej przeciętnie (bez wypadków i chorób) żyły o 5, 2 lata mniej niż osoby urodzone w latach minimalnej aktywności słońca. Zwiększoną śmiertelność niemowląt zaobserwowano również w okresie maksymalnego słonecznego okresu. Ponadto w tych latach wskaźnik urodzeń spadł i urodziło się więcej dziewczynek, które później okazały się bezpłodne.
Niestety, atmosfera nie jest w stanie całkowicie wchłonąć promieniowania w okresach szczytowej aktywności. Właśnie to decyduje o skróceniu oczekiwanej długości życia osób urodzonych podczas maksimum słonecznego.
Czas trwania cykli słonecznych to 9-14 lat. W szczycie aktywności na powierzchni oprawy szaleją burze, dochodzi do gigantycznych wyrzutów plazmy, a astronomowie obserwują ciemne plamy i rozbłyski. Maksimum słoneczne z 1859 roku uważane jest za najsilniejsze w historii obserwacji.
Niebo płonęło przez kilka tygodni, a zorzę polarną można było zobaczyć nawet tam, gdzie nigdy wcześniej jej nie widziano. Nie trzeba dodawać, że według badań norweskich naukowców w 1859 r. w regionie Trondheim urodziła się maksymalna liczba osób żyjących bardzo krótko, a także niepłodnych kobiet.
