en solflare fra Vår Sol, som kaster ut materie ut fra vår moderstjerne og inn I Solen… Massetap ved kjernefysisk fusjon, som har redusert Solens masse med totalt 0,03% av startverdien: et tap som tilsvarer Saturns masse. E = mc^2, når du tenker på det, viser hvor energisk dette er, Da Saturns masse multiplisert med lysets hastighet (en stor konstant) kvadrert fører til en enorm mengde energi produsert. Vår Sol har om lag 5-7 milliarder år med å fusjonere hydrogen til helium, men det er mye mer å komme etter det.
NASAS Solar Dynamics Observatory/GSFC
En av De mest dyptgripende regler i Hele Universet er at ingenting varer evig. Med gravitasjons -, elektromagnetiske og kjernefysiske krefter som alle virker på saken, vil praktisk talt alt vi observerer for å eksistere i dag møte endringer i fremtiden. Selv stjernene, de mest enorme samlingene som forvandler atombrensel i kosmos, vil en dag alle brenne ut, inkludert Vår Sol.Men dette betyr ikke at stjernedød — når stjerner går tom for atombrensel-faktisk er slutten for en stjerne som Vår Sol. Tvert imot er det en rekke fascinerende ting i butikken for alle stjerner når de har dødd den første, mest åpenbare døden. Selv om Det er sant at Vår Sols drivstoff er endelig, og vi forventer fullt ut at den skal gjennomgå en «typisk» stjernedød, er denne døden ikke slutten. Ikke For Vår Sol, og ikke For Noen Sollignende stjerner. Her er hva som kommer neste.
Det (moderne) Morgan–Keenan spektralklassifiseringssystemet, med temperaturområdet til hver stjerne… klasse vist over det, i kelvin. Vår Sol er en g-klasse stjerne som produserer lys med en effektiv temperatur på rundt 5800 K, som mennesker er godt tilpasset i løpet av dagen. De mest massive stjernene er lysere, varmere og blåere, men du trenger bare ca 8% av Solens masse for å begynne å fusjonere hydrogen til helium i det hele tatt, noe som M-klasse røde dverger kan gjøre like bra, så lenge de oppnår kritiske kjernetemperaturer over ca 4 millioner K.
Wikimedia Commons bruker LucasVB, tillegg Av E. Siegel
for å bli betraktet som en sann stjerne, og ikke en mislykket stjerne (som en brun dverg) eller et lik (som en hvit dverg eller nøytronstjerne), må du være i stand til å fusjonere hydrogen til helium. Når en sky av gass kollapser for å potensielt danne en ny stjerne, har den mye gravitasjonspotensiell energi i sin diffuse tilstand, som blir omgjort til kinetisk (termisk) energi når den kollapser. Dette sammenbruddet oppvarmer saken, og hvis det blir varmt og tett nok, vil atomfusjon begynne.etter mange generasjoner av å studere stjerner, inkludert hvor de gjør og ikke danner, vet vi nå at de må nå en indre temperatur på ca 4 millioner K for å begynne å smelte hydrogen til helium, og det krever minst ~8% Massen av Vår Sol, eller ca 70 ganger Massen Av Jupiter. Å være minst så massiv er minimumskravet for å bli en stjerne i det hele tatt.
denne cutaway viser de ulike områdene av overflaten og indre Av Solen, inkludert… kjernen, som er der kjernefysisk fusjon oppstår. Etter hvert som tiden går, utvider den heliumholdige regionen i kjernen og den maksimale temperaturen øker, noe Som fører Til At Solens energiutgang øker. Når Vår Sol går tom for hydrogenbrensel i kjernen, vil den trekke seg sammen og varme opp i tilstrekkelig grad at heliumfusjon kan begynne.
Kelvinsong
når denne masse – /temperaturgrensen er krysset, begynner stjernen å fusjonere hydrogen til helium, og vil møte en av tre forskjellige skjebner. Disse skjebnene bestemmes utelukkende av stjernens masse, som igjen bestemmer den maksimale temperaturen som vil bli nådd i kjernen. Alle stjerner begynner å fusjonere hydrogen til helium, men det som kommer neste er temperaturavhengig. Spesielt:
- hvis stjernen din har for lav masse, vil den bare smelte hydrogen til helium, og vil aldri bli varm nok til å smelte helium til karbon. En heliumsammensetning er skjebnen til Alle M-klasse (rød dverg) stjerner, under omtrent 40% Solens masse. Dette beskriver flertallet av stjerner I Universet (etter nummer).hvis stjernen din er Som Solen, vil den trekke seg sammen til høyere temperaturer når kjernen går tom for hydrogen, og begynner heliumfusjon (til karbon) når stjernen svulmer inn i en rød kjempe. Det vil ende består av karbon og oksygen, med lettere (ytre) hydrogen og helium lag blåst av. Dette skjer for alle stjerner mellom ca 40% og 800% Solens masse.hvis stjernen din har mer enn 8 ganger solens masse, vil den ikke bare smelte hydrogen til helium og helium til karbon, men vil også starte karbonfusjon senere, noe som fører til oksygenfusjon, silisiumfusjon og til slutt en spektakulær død av supernova.
når de mest massive stjernene dør, deres ytre lag, beriket med tunge elementer fra resultatet av… kjernefysisk fusjon og nøytronfangst blåses ut i det interstellare mediet, hvor de kan hjelpe fremtidige generasjoner av stjerner ved å gi dem råvarene til steinete planeter og potensielt liv. Vår Sol må være omtrent åtte ganger så massiv for å få et skudd på denne skjebnen, som er godt ute av riket av rimelig mulighet.
NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)
DETTE ER de mest konvensjonelle skjebner av stjerner, og langt de tre vanligste. Stjernene som er massive nok til å gå supernova er sjeldne: bare ca 0,1-0.2% av alle stjerner er så massive, og de vil etterlate seg rester av enten nøytronstjerne eller sorte hull.stjernene som har lavest masse er Den vanligste stjernen I Universet, og utgjør et sted mellom 75-80% av alle stjerner, og er også de lengstlevende. Med liv som spenner fra kanskje 150 milliarder til over 100 billioner år, har ikke en eneste en gått tom for drivstoff i Vårt 13,8 milliarder År Gamle Univers. Når de gjør det, vil de danne hvite dvergstjerner laget helt av helium.Men Sollignende stjerner, som utgjør omtrent en fjerdedel av alle stjerner, opplever en fascinerende dødssyklus når de går tom for helium i kjernen. De forvandles til en planetarisk tåke/hvit dvergduo i en spektakulær, men langsom dødsprosess.
DEN planetariske tåken NGC 6369S blågrønne ring markerer stedet der energisk ultrafiolett lys… har fjernet elektroner fra oksygenatomer i gassen. Vår Sol, som er en enkelt stjerne som roterer på den langsomme enden av stjerner, vil sannsynligvis ende opp med å se ut som denne nebelen etter kanskje ytterligere 7 milliarder år.
NASA og Hubble Heritage Team (STSCI/AURA)
Under den røde kjempefasen Vil Merkur og Venus sikkert bli oppslukt Av Solen, Mens Jorden kan eller ikke, avhengig av visse prosesser som ennå ikke er fullt utarbeidet. De isete verdener utenfor Neptun vil trolig smelte og sublimere, og er usannsynlig å overleve død vår stjerne.så snart Solens ytre lag er vendt tilbake til det interstellare materiet, vil alt som gjenstår være noen forkullede lik av verdener som går i bane rundt den hvite dvergresten av Vår Sol. Kjernen, som i stor grad består av karbon og oksygen, vil totalt ca 50% massen av vår nåværende Sol, men vil bare være omtrent Den fysiske størrelsen På Jorden.
Når lavere masse, Sollignende stjerner går tom for drivstoff, blåser de av sine ytre lag i en planet… nebula, men senteret trekker seg sammen for å danne en hvit dverg, som tar svært lang tid å falme til mørket. Den planetariske tåken Vår Sol vil generere, skal forsvinne helt, med bare den hvite dverg og våre restplaneter igjen, etter omtrent 9, 5 milliarder år. Noen ganger vil objekter bli revet fra hverandre og legge støvete ringer til det som er igjen av Vårt Solsystem, men de vil være forbigående.
Mark Garlick/University of Warwick
denne hvite dvergstjernen vil forbli varm i ekstremt lang tid. Varme er en mengde energi som blir fanget inne i et objekt, men kan bare utstråles bort gjennom overflaten. Tenk deg å ta halvparten av energien i en stjerne som Vår Sol, og deretter komprimere den energien ned i et enda mindre volum. Hva vil skje?
det vil varme opp. Hvis du tar gass i en sylinder og komprimerer den raskt, varmes den opp: slik fungerer et stempel i forbrenningsmotoren. De røde kjempestjernene som gir opphav til hvite dverger er faktisk mye kulere enn dvergen selv. Under sammentrekningsfasen øker temperaturen fra så lavt som 3000 K (for en rød kjempe) til opptil 20 000 K (for en hvit dverg). Denne typen oppvarming skyldes adiabatisk kompresjon, og forklarer hvorfor disse dvergstjernene er så varme.
Når Solen går tom for drivstoff, vil Den bli en rød kjempe, etterfulgt av en planetarisk tåke med en stjerne… hvit dverg i sentrum. Kattens øyetåke er et visuelt spektakulært eksempel på denne potensielle skjebnen, med den intrikate, lagdelte, asymmetriske formen til denne spesielle som tyder på en binær følgesvenn. I midten oppvarmer en ung hvit dverg opp når den kontrakterer, og når temperaturer titusenvis Av Kelvin varmere enn den røde giganten som skapte den.NASA, ESA, HEIC og Hubble Heritage Team (STSCI/AURA); Anerkjennelse: R. Corradi (Isaac Newton Group Of Telescopes, Spania) Og Z. TSVETANOV (NASA)
Men nå må det kjøle seg ned,og det kan bare utstråle seg gjennom sin lille, lille jordflate. Hvis du skulle danne en hvit dverg akkurat nå, ved 20 000 K, og gi den 13,8 milliarder år å kjøle seg ned (Universets nåværende alder), ville Den kjøle seg ned med en hel 40 K: til 19 960 K.
Vi har veldig lang tid å vente hvis Vi vil At Solen vår skal kjøle seg ned til Det punktet hvor Den blir usynlig. Men når Vår Sol har gått tom for drivstoff, Vil Universet gjerne gi rikelig med tid. Visst, alle galakser i Den Lokale Gruppen vil fusjonere sammen; alle galakser utover vil akselerere bort på grunn av mørk energi; stjernedannelse vil sakte til en dråpe og de laveste masse røde dvergene vil brenne gjennom drivstoffet. Likevel vil vår hvite dverg fortsette å kjøle seg ned.
en nøyaktig størrelse / farge sammenligning av en hvit dverg (L), Jorden reflekterer Solens lys (midten),… og en svart dverg (R). Når hvite dverger endelig utstråler den siste av sin energi bort, vil de alle til slutt bli svarte dverger. Degenerasjonstrykket mellom elektronene i den hvite / svarte dvergen vil imidlertid alltid være stort nok, så lenge det ikke påløper for mye masse, for å hindre at den kollapser ytterligere. Dette er skjebnen Til Vår Sol etter en estimert 10^15 år.
BBC / GCSE (L) /SunflowerCosmos (R)
Endelig, etter at et sted mellom 100 billioner og 1 quadrillion år (1014 til 1015 år) har gått, vil den hvite dvergen Som Vår Sol vil bli, forsvinne ut av den synlige delen av spekteret og avkjøles til bare noen få grader over absolutt null. Nå kjent som en svart dverg, vil denne kulen av karbon og oksygen i rommet bare glide gjennom det som blir av vår galakse, sammen med over en trillion andre stjerner og stjernekropper igjen fra Vår Lokale Gruppe.
Men Det er ikke virkelig slutten for Vår Sol heller. Det er tre mulige skjebner som venter på det, avhengig av hvor heldig (eller uheldig) vi får.
når et stort antall gravitasjonsinteraksjoner mellom stjernesystemer oppstår, kan en stjerne motta en… stort nok spark til å bli kastet ut fra hvilken struktur det er en del av. Vi observerer runaway stjerner i Melkeveien selv i dag; når de er borte, vil de aldri komme tilbake. Dette anslås å forekomme for Vår Sol på et tidspunkt mellom 10^17 til 10^19 år fra nå, avhengig av tettheten av stjernekropper i hva Vår Lokale Gruppe blir.
j. Walsh og Z. Levay, ESA/NASA
1.) Helt uheldig. Omtrent halvparten av alle stjernekropper i galaksen — i de fleste galakser — stammer fra singlet-stjernesystemer, akkurat som Vår Egen Sol. Mens flerstjernesystemer er vanlige, med omtrent 50% av alle kjente stjerner funnet i binære eller trinære (eller enda rikere) systemer, Er Vår Sol den eneste stjernen i vårt Eget Solsystem.Dette er enormt viktig for fremtiden, fordi Det gjør det ekstraordinært usannsynlig at Vår Sol vil fusjonere med en følgesvenn, eller å svelge en følgesvenn eller bli svelget av en annen følgesvenn. Vi ville trosse oddsen hvis vi fusjonerte med en annen stjerne eller stjernelik der ute. Forutsatt at vi ikke blir heldige, vil Alle Solens lik se i fremtiden, utallige gravitasjonsinteraksjoner med de andre massene, noe som burde kulminere i det som er igjen av Vårt Solsystem, bli kastet ut fra galaksen etter omtrent 1017 til 1019 år.
To forskjellige måter å lage En Type ia supernova på: akkresjonsscenariet (L) og fusjonsscenariet… (R). Uten en binær følgesvenn kunne Vår Sol aldri gå supernova ved å samle materie, men vi kunne potensielt fusjonere med en annen hvit dverg i galaksen, noe som kunne føre oss til å revitalisere i en type ia supernova-eksplosjon.
NASA / CXC/M. Weiss
2.) Heldig nok til å revitalisere. Du tror kanskje, med god grunn, at når den hvite dvergen Som Vår Sol blir avkjølt, er det ingen sjanse for at den noen gang skinner igjen. Men Det er mange måter For Vår Sol å få en ny leieavtale på livet, og å avgi sin egen kraftige stråling igjen. For å gjøre det, er alt det trenger en ny kilde til materie. Hvis, selv i en fjern fremtid, vår Sol:
- fusjonerer med en rød dvergstjerne eller en brun dverg,
- akkumulerer hydrogengass fra en molekylær sky eller gassformet planet,
- eller går inn i et annet stjerneleg lik,
det kan antennes kjernefysisk fusjon igjen. Det første scenariet vil resultere i minst mange millioner år med hydrogenforbrenning; den andre vil føre til en fusjon som kalles en nova; den siste vil føre til en supernovaeksplosjon som ødelegger begge stjernens lik. Hvis vi opplever en hendelse som dette før vi blir kastet ut, vil vår kosmiske flaks være på skjermen for alle som er igjen i vår galakse å vitne.
nova av stjernen GK Persei, vist her I En X-ray (blå), radio (rosa), og optisk (gul)… kompositt, er et godt eksempel på hva vi kan se ved hjelp av de beste teleskopene i vår nåværende generasjon. Når en hvit dverg samler nok materie, kan kjernefysisk fusjon spike på overflaten, noe som skaper en midlertidig strålende flare kjent som en nova. Hvis vår sols lik kolliderer med en gasssky eller en klump av hydrogen (som en rouge gassgigantplan), kan den gå nova selv etter å ha blitt en svart dverg.X-ray: NASA/CXC/RIKEN/D. Takei et al; Optisk: NASA/STScI; Radio: NRAO/VLA
3.) Super lucky, hvor vi blir fortært av et svart hull. I utkanten av vår galakse, rundt 25.000 lysår fra det supermassive sorte hullet som okkuperer vårt galaktiske senter, eksisterer bare de små sorte hullene som er dannet fra individuelle stjerner. De har det minste tverrsnittsarealet av noe massivt objekt i Universet. Så langt som galaktiske mål går, er disse stjernemassede sorte hullene noen av de vanskeligste objektene å treffe.
men noen ganger blir de rammet. Små svarte hull, når de møter materie, akselererer og trakter det inn i en akkresjonsstrøm, hvor en brøkdel av saken blir fortært og lagt til det svarte hullets masse, men det meste blir kastet ut i form av stråler og annet rusk. Disse aktive sorte hullene med lav masse kalles mikroquasarer når de blusser opp, og de er veldig virkelige fenomener.Selv om det er svært lite sannsynlig å skje med oss, må noen vinne det kosmiske lotteriet, og de som gjør det, blir svart hullmat for deres endelige handling.
når en stjerne eller stellar lik passerer for nær et sort hull, tidevannskrefter fra dette… konsentrert masse er i stand til å ødelegge objektet helt ved å rive det fra hverandre. Selv om en liten del av saken vil bli fortært av det svarte hullet, vil det meste bare akselerere og bli kastet ut i rommet.Illustrasjon: NASA / CXC / M. Weiss; Røntgen (øverst): NASA/CXC/OED/S. Komossa et al. (Liter); Optisk: ESO/OED / S. Komossa (R)
Nesten alle objekter i Universet har et stort sett med muligheter når det gjelder hva som skal skje med Det i den fjerne fremtid, og Det er utrolig vanskelig å bestemme et enkelt objekts skjebne gitt det kaotiske miljøet i vårt hjørne av kosmos. Men ved å kjenne fysikken bak objektene vi har, og forstå hva sannsynlighetene og tidsskalaene for hver type objekt er, kan vi bedre estimere hva noens skjebne skal være.For Vår Sol kommer Vi til å bli en hvit dverg etter mindre enn 10 milliarder år, vil falme til en svart dverg etter ~1014-1015 år, og vil bli kastet ut av galaksen etter 1017-1019 år. Det er i det minste den mest sannsynlige veien. Men fusjoner, gassakkumulering, kollisjoner eller til og med å bli fortært er alle muligheter også, og de vil skje med noen, selv om det sannsynligvis ikke er oss. Vår fremtid er kanskje ikke skrevet ennå, men vi ville være smarte å satse på en lys for trillioner år framover!