To Je to, Co se Stane, Aby Naše Slunce Poté, co Zemře

sluneční erupce z našeho Slunce, které se vysune ohledu se od naší mateřské hvězdy a do Sluneční… Systém, je zakrslý, pokud jde o „ztrátu hmotnosti“ jadernou fúzí, která snížila hmotnost Slunce celkem o 0, 03% jeho počáteční hodnoty: ztráta ekvivalentní hmotnosti Saturnu. E=mc^2, když o tom přemýšlíte, ukazuje, jak je to energické, protože hmotnost Saturnu vynásobená rychlostí světla (velká konstanta) na druhou vede k obrovskému množství vyrobené energie. Naše Slunce má asi dalších 5-7 miliard let tavení vodíku na hélium, ale po tom je ještě mnohem víc.

NASA Solar Dynamics Observatory / GSFC

Jedním z nejdůležitějších pravidel v celém Vesmíru je, že nic netrvá věčně. S gravitačními, elektromagnetickými a jadernými silami působícími na hmotu, prakticky vše, co dnes pozorujeme, bude v budoucnu čelit změnám. Dokonce i hvězdy, největší sbírky, které transformují jaderné palivo ve vesmíru, jednoho dne vyhoří, včetně našeho Slunce.

ale to neznamená, že hvězdná smrt-když hvězdám dojde jaderné palivo — je ve skutečnosti konec pro hvězdu, jako je naše Slunce. Právě naopak, existuje celá řada fascinujících věcí v obchodě pro všechny hvězdy, jakmile jsem zemřel, že první, nejzřetelnější smrt. I když je pravda, že palivo našeho Slunce je konečné a plně očekáváme, že podstoupí „typickou“ hvězdnou smrt, tato smrt není konec. Ne pro naše Slunce, a ne pro žádné hvězdy podobné Slunci. Tady je to, co přijde dál.

(moderní) Morgan–Keenan spektrální klasifikační systém s teplotním rozsahem každé hvězdy… třída je uvedeno nad ním, v kelvin. Naše Slunce je hvězda třídy G, která produkuje světlo s účinnou teplotou kolem 5800 K, na kterou jsou lidé během dne dobře přizpůsobeni. Nejhmotnější hvězdy jsou jasnější, žhavější a modřejší, ale budete potřebovat pouze asi 8% hmotnosti Slunce začne přeměňovat vodík na hélium, což je něco, co M-třídy červených trpaslíků může dělat stejně dobře, tak dlouho, jak oni dosáhnout kritického jádra teplotách nad asi 4 milionů K.

Wikimedia Commons user LucasVB, dodatky, E. Siegel

aby mohla být považována za skutečnou hvězdou, a ne neúspěšný hvězda (jako hnědý trpaslík) nebo nějaká mrtvola (jako bílý trpaslík nebo neutronová hvězda), musíte být schopen vodík na helium. Když oblak plynu zhroutí se potenciálně mohou tvořit nové hvězdy, to má hodně gravitační potenciální energie v jeho difuzní státu, který se převede do kinetické (tepelné) energie, když se to zhroutí. Tento kolaps ohřívá záležitost, a pokud se zahřeje a dostatečně hustá, začne jaderná fúze.

Po mnoho generací studovat hvězdy, včetně, kde to dělají a ne formou, nyní víme, že mají dosáhnout vnitřní teploty o 4 miliony k do begin fúzuje vodík na helium, a to vyžaduje alespoň ~8% hmotnosti našeho Slunce, nebo o 70 násobku hmoty Jupitera. Být alespoň tak masivní je minimální požadavek na to, aby se vůbec stala hvězdou.

tento výřez zobrazuje různé oblasti povrchu a vnitřku slunce, včetně… jádro, kde dochází k jaderné fúzi. Postupem času se oblast obsahující hélium v jádru rozšiřuje a maximální teplota se zvyšuje, což způsobuje zvýšení energetického výkonu Slunce. Když naše Slunce vyčerpá vodíkové palivo v jádru, bude se stahovat a zahřívat do dostatečné míry, aby mohla začít fúze helia.

Wikimedia Commons user Kelvinsong

Kdysi se, že hmotnost/teplota prahová hodnota je překročena, hvězda začíná syntézou vodíku na helium, a narazíte na tři různé osudy. Tyto osudy jsou určeny pouze hmotností hvězdy, která zase určuje maximální teplotu, které bude dosaženo v jádru. Všechny hvězdy začnou fúzovat vodík na helium, ale to, co přijde, je závislé na teplotě. Zejména:

  • Pokud má vaše hvězda příliš nízkou hmotnost, roztaví vodík pouze na hélium a nikdy nebude dostatečně horký, aby roztavil hélium na uhlík. Čistě heliové složení je osud všech hvězd třídy M (Červený trpaslík), pod asi 40% hmotnosti Slunce. Toto popisuje většinu hvězd ve vesmíru(podle čísla).
  • Pokud vaše hvězda je jako Slunce, bude smlouva dolů na vyšší teploty, kdy jádru vyčerpá vodík, začíná fúze helia (na uhlí), když se hvězda zvětší do rudého obra. Skončí složený z uhlíku a kyslíku, s lehčími (vnějšími) vodíkovými a heliovými vrstvami odfouknutými. K tomu dochází u všech hvězd mezi asi 40% a 800% hmotnosti Slunce.
  • Pokud vaše hvězda je více než 8 krát hmotnost Slunce, bude to jen pojistka vodík na hélium, a hélium do uhlíku, ale bude iniciovat carbon fusion později, což vede ke kyslíku, fusion, křemík fusion, a nakonec, velkolepé smrti supernova.

když zemřou nejhmotnější hvězdy, jejich vnější vrstvy, obohacené těžkými prvky z výsledku… jaderné a neutronové zachytit, jsou foukané pryč do mezihvězdného média, kde mohou pomoci budoucí generace starsby poskytuje jim surovin pro kamenné planety a potenciálně život. Naše Slunce by muselo být asi osmkrát tak masivní, aby mělo šanci na tento osud, což je mimo oblast rozumných možností.

NASA, ESA, J. Hester, a. Loll (ASU)

Jedná se o nejběžnější osudy hvězd a zdaleka tři nejčastější. Hvězdy, které jsou dostatečně masivní, aby se dostaly do supernovy, jsou vzácné: pouze asi 0, 1-0.2% všech hvězd jsou takto masivní a zanechají za sebou buď neutronovou hvězdu, nebo zbytky černé díry.

hvězdy, které mají nejnižší hmotnost, jsou nejčastější hvězdou ve vesmíru, tvoří někde mezi 75-80% všech hvězd a jsou také nejdelší. S životností, která se pohybuje od možná 150 miliard do více než 100 bilionů let, ani jeden z nich vyčerpal palivo v našem 13.8 miliardy let starém vesmíru. Když to udělají, vytvoří bílé trpasličí hvězdy vyrobené výhradně z helia.

ale hvězdy podobné Slunci, které tvoří asi čtvrtinu všech hvězd, zažívají fascinující cyklus smrti, když jim v jádru dojde helium. Transformují se na planetární mlhovinu / bílý trpaslík duo ve velkolepém, ale pomalém procesu smrti.

modrozelený kruh planetární mlhoviny NGC 6369 označuje místo, kde se nachází energetické ultrafialové světlo… odebral elektrony z atomů kyslíku v plynu. Naše Slunce, jako jediná hvězda, která se otáčí na pomalém konci hvězd, je velmi pravděpodobné, že po dalších 7 miliardách let skončí podobně jako tato mlhovina.

NASA a Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Během červené obří fáze, Merkur a Venuše bude jistě být pohlcen Slunce, zatímco Země mohou nebo nemusí v závislosti na určité procesy, které ještě musí být plně fungovalo. Ledové světy za Neptunem se pravděpodobně roztaví a sublimují a je nepravděpodobné, že přežijí smrt naší hvězdy.

jakmile se vnější vrstvy slunce vrátí do mezihvězdného média, zůstane jen několik spálených mrtvol světů obíhajících kolem zbytku bílého trpaslíka našeho Slunce. Jádro, z velké části složené z uhlíku a kyslíku, bude mít celkem asi 50% hmotnosti našeho současného slunce,ale bude to pouze přibližně fyzická velikost Země.

když hvězdám s nižší hmotností dojde palivo, odfouknou své vnější vrstvy v planetě… mlhovina, ale centrum smluv dolů do formy bílého trpaslíka, který trvá velmi dlouhou dobu mizí do tmy. Planetární mlhovina naše Slunce bude generovat by měl zmizet úplně, jen bílý trpaslík a náš zbytek planety vlevo, po cca 9,5 miliardy let. Občas, objekty budou tidally roztrhané, přidání prašných prstenců k tomu, co zbylo z naší sluneční soustavy, ale budou přechodné.

Mark Garlick / University of Warwick

tato bílá trpasličí hvězda zůstane horká po extrémně dlouhou dobu. Teplo je množství energie, které je zachyceno uvnitř jakéhokoli objektu, ale může být vyzařováno pouze jeho povrchem. Představte si, že vezmete polovinu energie ve hvězdě, jako je naše Slunce, a pak ji stlačíte do ještě menšího objemu. Co se stane?

zahřeje se. Pokud vezmete plyn do válce a rychle jej stlačíte, zahřeje se: takto funguje píst ve vašem spalovacím motoru. Červené obří hvězdy, které vedou k bílým trpaslíkům, jsou ve skutečnosti mnohem chladnější než samotný trpaslík. Během fáze kontrakce se teploty zvyšují z pouhých 3 000 K (U červeného obra) až na asi 20 000 K (U bílého trpaslíka). Tento typ vytápění je způsoben adiabatickou kompresí a vysvětluje, proč jsou tyto trpasličí hvězdy tak horké.

Když našemu Slunci dojde palivo, stane se červeným obrem, následovaným planetární mlhovinou s a… bílý trpaslík uprostřed. Kočičí Oko mlhovina je vizuálně nádherný příklad tohoto potenciálu osud, s složité, vrstvené, asymetrický tvar tohoto konkrétního jednoho naznačuje, binární společník. Ve středu se mladý bílý trpaslík zahřívá, když se Stahuje, a dosahuje teplot desítek tisíc Kelvinů teplejších než červený obr, který ho plodil.

NASA, ESA, HEIC a Hubble Heritage Team (STScI/AURA); potvrzení: r. Corradi (Isaac Newton Group of Telescopes, Španělsko) A Z. Tsvetanov (NASA)

ale teď se musí ochladit a může vyzařovat pouze přes svůj malý, malý, zemský povrch. Pokud jste byli tvoří bílý trpaslík právě teď, ve 20 000 K, a dát je 13,8 miliard let vychladnout (současné stáří Vesmíru), to by v pohodě dolů o neuvěřitelných 40 K: 19,960 K.

Máme strašně dlouho čekat, pokud chceme, aby naše Slunce vychladnout na místě, kde se stane neviditelným. Jakmile však našemu Slunci dojde palivo, vesmír šťastně poskytne dostatek času. Jistě, všechny galaxie v Místní Skupině se spojí dohromady; všechny galaxie mimo urychlí pryč vzhledem k temné energie; tvorba hvězd bude pomalu pramínek a nejnižší hmotnost červených trpaslíků spálí své palivo. Přesto se náš bílý trpaslík bude i nadále ochlazovat.

přesné srovnání velikosti / barvy bílého trpaslíka (L), země odrážející světlo našeho Slunce (uprostřed),… a černý trpaslík (R). Když bílí trpaslíci konečně vyzařují Poslední svou energii pryč, všichni se nakonec stanou černými trpaslíky. Tlak degenerace mezi elektrony uvnitř bílého / černého trpaslíka však bude vždy dostatečně velký, pokud nenastane příliš mnoho hmoty, aby se zabránilo dalšímu kolapsu. To je osud našeho Slunce po odhadovaných 10^15 letech.

BBC / MATURITOU (L) / SunflowerCosmos (R)

konečně, po někde mezi 100 bilionů a 1 kvadrilion let (1014 až 1015 let) uplynulo, bílý trpaslík, že se naše Slunce stane bude slábnout z viditelné části spektra a ochladit jen o několik stupňů nad absolutní nulou. Nyní známý jako černý trpaslík, tato koule z uhlíku a kyslíku v prostoru jednoduše zip přes cokoliv, co se stává naší galaxie, spolu s více než bilion další hvězdy a hvězdné mrtvoly zbyly z naší Místní Skupiny.

ale to není opravdu konec pro naše Slunce, buď. Existují tři možné osudy, které ji čekají, podle toho, jaké štěstí (nebo smůlu) dostaneme.

když dojde k velkému počtu gravitačních interakcí mezi hvězdnými systémy, může jedna hvězda přijmout a… dost velký kop na to, aby byl vyhozen z jakékoli struktury, jejíž je součástí. Pozorujeme uprchlé hvězdy v Mléčné dráze i dnes; jakmile jsou pryč, nikdy se nevrátí. Odhaduje se, že k tomu dojde u našeho Slunce v určitém okamžiku mezi 10^17 až 10^19 lety, v závislosti na hustotě hvězdných mrtvol v tom, co se naše místní skupina stane.

J. Walsh a z. Levay, ESA/NASA

1.) Zcela smůlu. Asi polovina všech hvězdných mrtvol v galaxii — ve většině galaxií-pochází jako systémy singletových hvězd, podobně jako naše vlastní slunce. Zatímco multi-star systémy jsou společné, s přibližně 50% všech známých hvězd našel v binární nebo trojitý (nebo dokonce bohatší) systémy, naše Slunce je jedinou hvězdou v naší Sluneční Soustavě.

Toto je velmi důležité pro budoucnost, protože to je mimořádně nepravděpodobné, že naše Slunce bude sloučit s doprovodem, nebo spolknout společník nebo být pohlcena jinou společnici. Vzdorovali bychom šanci, kdybychom se spojili s jinou hvězdou nebo hvězdnou mrtvolou. Za předpokladu, že nebudeme mít štěstí, všechny naše Slunce je tělo bude vidět v budoucnosti je nespočet gravitační interakce s ostatními mas, která by měla vyvrcholit v to, co zbylo z naší Sluneční Soustavy dostat vyhozen z galaxy po cca 1017 až 1019 let.

dva různé způsoby, jak vytvořit supernovu typu Ia: akreční scénář (L) a scénář fúze… (R). Bez binárního společníka, naše Slunce by nikdy supernova tím akreditována záležitost, ale můžeme potenciálně sloučení s jiným bílým trpaslíkem v galaxii, které by mohly vést nás k oživení v explozi supernovy Typu Ia.

NASA / CXC / m. Weiss

2.) Štěstí na revitalizaci. Možná si z dobrého důvodu myslíte, že jakmile se bílý trpaslík, kterým se naše Slunce ochladí, nebude mít šanci znovu zazářit. Existuje však mnoho způsobů, jak naše Slunce získat nový život a znovu vydat své silné záření. K tomu vše, co potřebuje, je nový zdroj hmoty. Pokud, dokonce i ve vzdálené budoucnosti naše Slunce.

  • spojuje s červenou trpasličí hvězdy nebo hnědého trpaslíka,
  • hromadí vodík z molekulární cloud nebo plynné planety,
  • nebo běží do další hvězdné tělo,

to může zapálení jaderné fúze ještě jednou. První scénář bude mít za následek alespoň mnoha miliony let vodík hoří, druhý povede k výbuchu fusion známý jako nova; poslední bude vést k útěku výbuchu supernovy, ničit a to jak hvězdné mrtvoly. Pokud prožíváme událost, jako je tento, než jsme se katapultoval, naše kosmické štěstí bude na displeji pro všechny zbývající v naší galaxii, aby byli svědky.

nova hvězdy GK Persei, zobrazená zde v rentgenovém (modrém), rádiovém (růžovém) a optickém (žlutém)… kompozitní, je skvělým příkladem toho, co můžeme vidět pomocí nejlepších dalekohledů naší současné generace. Když bílý trpaslík nashromáždí dostatek hmoty, jaderná fúze se může na jeho povrchu hroutit a vytvořit dočasnou brilantní erupci známou jako nova. Pokud se mrtvola našeho Slunce srazí s plynovým mrakem nebo shlukem vodíku (jako je rudá plynová obří planeta), mohla by jít nova i poté, co se stala černým trpaslíkem.

X-ray: NASA / CXC/RIKEN / D.Takei et al; Optical: NASA/STScI; Radio: NRAO/VLA

3.) Super lucky, kde nás pohltí černá díra. Na okraji naší galaxie, přibližně 25 000 světelných let od supermasivní černé díry, která zabírá naše galaktické centrum, jen malé černé díry tvořen z jednotlivých hvězd existují. Mají nejmenší průřezovou plochu jakéhokoli masivního objektu ve vesmíru. Pokud jde o galaktické cíle, tyto hvězdné černé díry jsou jedny z nejtěžších objektů, které je třeba zasáhnout.

ale občas jsou zasaženi. Malé černé díry, když narazí na hmotu, zrychlují a trychtýřují ji do akrečního toku, kde se část hmoty pohltí a přidá se k hmotě černé díry, ale většina z ní se vysune ve formě trysek a jiných nečistot. Tyto aktivní černé díry s nízkou hmotností jsou známé jako mikrokvazary, když vzplanou, a jsou to velmi skutečné jevy.

i když je nesmírně nepravděpodobné, že se nám to stane, někdo musí vyhrát kosmickou loterii a ti, kteří to udělají, se stanou potravou černé díry pro svůj poslední akt.

když hvězda nebo Hvězdná mrtvola prochází příliš blízko černé díry, přílivové síly z toho… koncentrovaná hmota je schopna zcela zničit objekt tím, že ho roztrhne. Ačkoli malá část hmoty bude pohlcena černou dírou, většina z ní se jednoduše zrychlí a bude vyhozena zpět do vesmíru.

ilustrace: NASA / CXC/m. Weiss; X-ray (top): NASA / CXC/MPE / s. Komossa et al. (L); Optické: ESO/MPE/S. Komossa (R)

Téměř každý objekt ve Vesmíru má velkou sadu možností tak daleko, jako to, co se bude dít v daleké budoucnosti, a to je neuvěřitelně obtížné určit jeden objekt je osud vzhledem k chaotické prostředí našeho koutku vesmíru. Ale tím, že zná fyziku za objekty, které máme, a pochopení toho, co pravděpodobnosti a harmonogramy pro každý typ objektu je, můžeme lépe odhadnout, co kdo osud by měl být.

pro naše Slunce se staneme bílým trpaslíkem po méně než dalších 10 miliardách let, po ~1014-1015 letech zmizí na černého trpaslíka a po 1017-1019 letech se z galaxie vysune. Alespoň to je nejpravděpodobnější cesta. Ale fúze, akumulace plynu, kolize nebo dokonce pohlcení jsou také všechny možnosti a někomu se to stane, i když to pravděpodobně nebudeme my. Naše budoucnost ještě nemusí být napsána, ale byli bychom chytří, kdybychom vsadili na jasnou na biliony dalších let!

Related Posts

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *