en av de mest djupgående reglerna i hela universum är att ingenting varar för evigt. Med gravitationella, elektromagnetiska och nukleära krafter som alla verkar på materia, kommer praktiskt taget allt vi observerar att existera idag att möta förändringar i framtiden. Även stjärnorna, de mest enorma samlingarna som omvandlar kärnbränsle i kosmos, kommer en dag att brinna ut, inklusive vår sol.

men det betyder inte att stjärndöd — när Stjärnor tar slut på kärnbränsle — faktiskt är slutet för en stjärna som vår sol. Tvärtom finns det ett antal fascinerande saker i beredskap för alla stjärnor när de har dött den första, mest uppenbara döden. Även om det är sant att vår sols bränsle är ändligt och vi förväntar oss fullt ut att det ska genomgå en ”typisk” stjärndöd, är denna död inte slutet. Inte för vår sol, och inte för några solliknande stjärnor. Här är vad som kommer härnäst.

för att betraktas som en sann stjärna och inte en misslyckad stjärna (som en brun dvärg) eller något lik (som en vit dvärg eller neutronstjärna) måste du kunna smälta väte till helium. När ett moln av gas kollapsar för att potentiellt bilda en ny stjärna, har den mycket gravitationspotential energi i sitt diffusa tillstånd, som omvandlas till kinetisk (termisk) energi när den kollapsar. Denna kollaps värmer upp saken, och om det blir varmt och tätt nog kommer kärnfusion att börja.efter många generationer av studier av stjärnor, inklusive var de gör och inte bildar, vet vi nu att de måste nå en inre temperatur på cirka 4 miljoner K för att börja smälta väte till helium, och det kräver minst ~8% massan av vår sol, eller cirka 70 gånger massan av Jupiter. Att vara minst så massiv är minimikravet för att bli en stjärna alls.

När denna massa / temperatur tröskel korsas, börjar stjärnan smälta väte till helium, och kommer att stöta på en av tre olika öden. Dessa öden bestäms enbart av stjärnans massa, vilket i sin tur bestämmer den maximala temperaturen som kommer att nås i kärnan. Alla stjärnor börjar smälta väte till helium, men vad som kommer nästa är temperaturberoende. I synnerhet:

• Om din stjärna är för låg i massa, kommer den bara att smälta väte till helium och kommer aldrig att bli tillräckligt varm för att smälta helium till kol. En rent heliumkomposition är ödet för alla M-klass (röd dvärg) stjärnor, under cirka 40% solens massa. Detta beskriver majoriteten av stjärnorna i universum (efter antal).
• Om din stjärna är som solen, kommer den att minska till högre temperaturer när kärnan tar slut på väte, börjar heliumfusion (till kol) när stjärnan sväller till en röd jätte. Det kommer att sluta bestå av kol och syre, med de lättare (yttre) väte-och heliumskikten blåsta av. Detta inträffar för alla stjärnor mellan cirka 40% och 800% solens massa.
• Om din stjärna är mer än 8 gånger solens massa, kommer den inte bara att smälta väte till helium och helium till KOL, men kommer att initiera kolfusion senare, vilket leder till syrefusion, kiselfusion och så småningom en spektakulär död av supernova.

dessa är de mest konventionella öden av stjärnor, och överlägset de tre vanligaste. Stjärnorna som är massiva nog att gå supernova är sällsynta: endast cirka 0,1-0.2% av alla stjärnor är så massiva, och de kommer att lämna kvar antingen neutronstjärna eller svarta hålrester.

stjärnorna som är lägst i Massa är den vanligaste stjärnan i universum, som utgör någonstans mellan 75-80% av alla stjärnor, och är också de längsta levande. Med livstider som sträcker sig från kanske 150 miljarder till över 100 biljoner år har inte en enda slut på bränsle i vårt 13,8 miljarder år gamla universum. När de gör det kommer de att bilda vita dvärgstjärnor gjorda helt av helium.

men solliknande stjärnor, som utgör ungefär en fjärdedel av alla stjärnor, upplever en fascinerande dödscykel när de tar slut på helium i sin kärna. De förvandlas till en planetarisk nebula/vit dvärgduo i en spektakulär men långsam dödsprocess.

under den röda jättefasen kommer Mercury och Venus säkert att uppslukas av solen, medan jorden kanske eller kanske inte, beroende på vissa processer som ännu inte har utarbetats fullt ut. De isiga Världarna bortom Neptunus kommer sannolikt att smälta och sublimera, och det är osannolikt att överleva vår stjärnas död.

När solens yttre lager återförs till det interstellära mediet kommer allt som återstår att vara några förkolnade lik av världar som kretsar kring den vita dvärgresten av vår sol. Kärnan, som till stor del består av kol och syre, kommer att uppgå till cirka 50% massan av vår nuvarande sol, men kommer bara att vara ungefär jordens fysiska storlek.

denna vita dvärgstjärna kommer att förbli varm under extremt lång tid. Värme är en mängd energi som fastnar i något föremål, men kan bara strålas bort genom ytan. Tänk dig att ta hälften av energin i en stjärna som vår sol och sedan komprimera den energin ner till en ännu mindre volym. Vad kommer att hända?

det kommer att värma upp. Om du tar gas i en cylinder och komprimerar den snabbt värms den upp: så fungerar en kolv i din förbränningsmotor. De röda jättestjärnorna som ger upphov till vita dvärgar är faktiskt mycket svalare än dvärgen själv. Under sammandragningsfasen ökar temperaturen från så lågt som 3000 K (för en röd jätte) till upp till cirka 20 000 K (för en vit dvärg). Denna typ av uppvärmning beror på adiabatisk kompression och förklarar varför dessa dvärgstjärnor är så heta.

men nu måste det svalna, och det kan bara stråla bort genom sin lilla, lilla jordstora yta. Om du skulle bilda en vit dvärg just nu, vid 20 000 K, och ge den 13,8 miljarder år att svalna (universums nuvarande ålder), skulle det svalna med hela 40 K: till 19 960 K.

Vi har en väldigt lång tid att vänta om vi vill att vår sol ska svalna till den punkt där den blir osynlig. Men när Vår sol har slut på bränsle kommer universum gärna att ge gott om tid. Visst, alla galaxer i den lokala gruppen kommer att gå samman; alla galaxer bortom kommer att accelerera bort på grund av mörk energi; stjärnbildning kommer att sakta ner till en sippra och de lägsta massan röda dvärgarna kommer att brinna genom sitt bränsle. Ändå fortsätter vår vita dvärg att svalna.

äntligen, efter någonstans mellan 100 biljoner och 1 quadrillion år (1014 till 1015 år) har gått, kommer den vita dvärgen som vår sol blir att blekna ut ur den synliga delen av spektrumet och svalna till bara några grader över absolut noll. Nu känd som en svart dvärg, kommer denna boll av kol och syre i rymden helt enkelt att zip genom vad som än blir av vår galax, tillsammans med över en biljon andra stjärnor och stjärnkroppar kvar från vår lokala grupp.

men det är inte heller slutet för vår sol. Det finns tre möjliga öden som väntar på det, beroende på hur lycklig (eller otur) vi får.

1.) Helt otur. Ungefär hälften av alla stjärnkroppar i galaxen — i de flesta galaxer — härstammar som singelstjärnsystem, ungefär som vår egen sol. Medan flerstjärniga system är vanliga, med cirka 50% av alla kända stjärnor som finns i binära eller trinära (eller ännu rikare) system, är vår sol den enda stjärnan i vårt eget solsystem.

detta är oerhört viktigt för framtiden, eftersom det gör det utomordentligt osannolikt att vår sol kommer att gå samman med en följeslagare, eller att svälja en följeslagare eller sväljas av en annan följeslagare. Vi skulle trotsa oddsen om vi slogs samman med en annan stjärna eller stjärnkropp där ute. Förutsatt att vi inte har tur, kommer all vår Suns lik att se i framtiden är otaliga gravitationsinteraktioner med de andra massorna, vilket borde kulminera i det som finns kvar av vårt solsystem som kastas ut från galaxen efter cirka 1017 till 1019 år.

2.) Turen att återuppliva. Du kanske av goda skäl tror att när den vita dvärgen som vår sol blir svalnar, finns det ingen chans att den någonsin lyser igen. Men det finns många sätt för vår sol att få ett nytt liv och att avge sin egen kraftfulla strålning igen. För att göra det är allt som behövs en ny källa till materia. Om, även i en avlägsen framtid, vår sol:

• sammanfogar med en röd dvärgstjärna eller en brun dvärg,
• ackumulerar vätgas från ett molekylärt moln eller en gasformig planet,
• eller går in i ett annat stellar lik,

det kan antända kärnfusion igen. Det första scenariot kommer att resultera i åtminstone många miljoner år av väteförbränning; den andra kommer att leda till en explosion av fusion som kallas en nova; den sista kommer att leda till en skenande supernovaexplosion som förstör båda stjärnkropparna. Om vi upplever en händelse som denna innan vi kastas ut, kommer vår kosmiska lycka att visas för alla som är kvar i vår galax för att bevittna.

3.) Super lucky, där vi blir slukade av ett svart hål. I utkanten av vår galax, cirka 25 000 ljusår från det supermassiva svarta hålet som upptar vårt galaktiska centrum, finns det bara de små svarta hålen som bildas av enskilda stjärnor. De har den minsta tvärsnittsarean av något massivt objekt i universum. När det gäller galaktiska mål går dessa svarta hål i stjärnmassa några av de svåraste föremålen att träffa.

men ibland blir de drabbade. Små svarta hål, när de stöter på Materia, accelererar och trattar det till ett accretionflöde, där en del av saken blir förtärd och läggs till det svarta hålets massa, men det mesta blir utstött i form av strålar och annat skräp. Dessa aktiva svarta hål med låg massa kallas mikrokvasarer när de blossar upp, och de är mycket verkliga fenomen.

Även om det är ytterst osannolikt att hända oss, måste någon vinna det kosmiska lotteriet, och de som gör det blir svart hålmat för sin slutliga handling.

nästan varje objekt i universum har en stor uppsättning möjligheter så långt som vad som kommer att hända med det i den långa framtiden, och det är oerhört svårt att bestämma ett enda objekts öde med tanke på den kaotiska miljön i vårt hörn av kosmos. Men genom att känna till fysiken bakom de objekt vi har och förstå vad sannolikheterna och tidsskalorna för varje typ av objekt är, kan vi bättre uppskatta vad någons öde borde vara.

För vår sol kommer vi att bli en vit dvärg efter mindre än ytterligare 10 miljarder år, kommer att blekna till en svart dvärg efter ~1014-1015 år och kommer att kastas ut från galaxen efter 1017-1019 år. Åtminstone är det den mest troliga vägen. Men fusioner, gasackumulering, kollisioner eller till och med att bli slukade är alla möjligheter också, och de kommer att hända med någon, även om det förmodligen inte är oss. Vår framtid kanske ännu inte är skriven, men vi skulle vara smarta att satsa på en ljus för biljoner år framöver!