Hoe en wanneer het zonnestelsel zal sterven?

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

We hebben nog iets meer tijd, zo'n 5-7 miljard jaar.

Voorheen draaiden twee manen om de aarde, die vervolgens samensmolten. Titan, de satelliet van Saturnus, is een ideale analoog van onze planeet, het kan heel goed leven hebben. En de asteroïden die zich tussen Jupiter en Pluto bevinden, worden om de een of andere reden "centauren" genoemd. U kunt over deze en andere feiten over de ruimte meer te weten komen in het boek "Toen de aarde twee manen had. Kannibaalplaneten, ijsreuzen, modderkometen en andere armaturen van de nachtelijke hemel ", die onlangs werd gepubliceerd door de uitgeverij " Alpina non-fictie ".

De maker van een fascinerende excursie naar de geschiedenis van het zonnestelsel is Eric Asfog, Amerikaanse planetaire wetenschapper en astronoom. De auteur werkt niet alleen bij het Laboratory for the Study of Planets and the Moon in Tucson, maar neemt ook actief deel aan NASA-expedities. Bijvoorbeeld de Galileo-missie, die Jupiter en zijn manen bestudeerde. Lifehacker publiceert een fragment uit het eerste hoofdstuk van het werk van de wetenschapper.

Net als een verbrandingsmotor die soms weer oplaait als de kou begon, ervoer de jonge zon de eerste paar miljoen jaar onregelmatige uitbarstingen van hoge activiteit. Sterren die door dit ontwikkelingsstadium gaan, worden T Tauri-sterren genoemd, naar een goed bestudeerde actieve ster in het overeenkomstige sterrenbeeld. Nadat ze het stadium van geboorteweeën zijn gepasseerd, gehoorzamen de sterren uiteindelijk aan de regel dat de zwaarste en helderste blauw, enorm en erg heet worden, terwijl de kleinste rood, koel en dof worden.

Als je alle bekende sterren in een grafiek uitzet, met blauwe sterren aan de linkerkant, rode sterren aan de rechterkant, zwakke sterren aan de onderkant en heldere sterren aan de bovenkant, zullen ze over het algemeen op een lijn komen te staan die van linksboven gaat hoek naar de rechter benedenhoek. Deze lijn wordt de hoofdreeks genoemd en de gele zon staat er precies in het midden. Ook heeft de hoofdreeks veel uitzonderingen, evenals uitlopers, waar jonge sterren die zich nog niet tot de hoofdreeks hebben ontwikkeld, en oude sterren die deze al hebben verlaten, verblijven.

De zon, een heel gewone ster, straalt warmte en licht uit met een bijna constante intensiteit gedurende 4,5 miljard jaar. Het is niet zo klein als rode dwergen, die extreem zuinig branden. Maar niet zo groot dat ze binnen 10 miljoen jaar opbranden, zoals gebeurt met blauwe reuzen die supernova gaan.

Onze zon is een goede ster en we hebben nog genoeg brandstof in onze tank.

De helderheid neemt geleidelijk toe en is sinds het begin met ongeveer een kwart gestegen, waardoor het enigszins verschoof langs de hoofdreeks, maar u zult er geen andere claims op indienen. Natuurlijk komen we van tijd tot tijd coronale massa-ejecties tegen, wanneer de zon een magneto-elektrische bel spuwt en onze planeet baadt met stralingsstromen. Ironisch genoeg is ons kunstmatige netwerk tegenwoordig het meest kwetsbaar voor het effect van een coronale massa-ejectie, omdat een elektromagnetische puls die met deze gebeurtenis gepaard gaat, kan de werking van grote delen van het elektriciteitsnet voor een periode van enkele weken tot twee jaar verstoren. In 1859 veroorzaakte de grootste coronale uitstoot in de moderne geschiedenis vonken in telegraafkantoren en prachtige aurora borealis. In 2013 schatte de Londense verzekeringsmaatschappij Lloyd's dat de schade van zo'n coronale emissie in de moderne Verenigde Staten 0,6 tot 2,6 biljoen dollar zou bedragen. … Maar vergeleken met wat er in andere planetenstelsels gebeurt, is deze activiteit volkomen ongevaarlijk.

Maar dit zal niet altijd het geval zijn. Over ongeveer 5-7 miljard jaar zal voor ons de "schemering van de goden" beginnen, de laatste beroering, waarin de planeten hun banen zullen verlaten. Na het verlaten van de hoofdreeks zal de zon een rode reus worden en binnen een paar miljoen jaar zal hij Mercurius, Venus en mogelijk de aarde verzwelgen. Dan zal het samentrekken en de helft van zijn massa in de ruimte werpen. Astronomen van naburige sterren zullen in hun lucht een "nieuwe", uitdijende schil van sprankelend gas kunnen waarnemen die over een paar duizend jaar zal verdwijnen.

De zon zal niet langer de buitenste Oort-wolk vasthouden, waarvan de lichamen als kosmische geesten door de interstellaire ruimte zullen gaan dwalen. Wat overblijft van de ster zal samentrekken totdat het een witte dwerg wordt, een extreem dicht lichaam dat schijnt met wit licht van zijn zwaartekracht - nauwelijks levend maar helder, zo groot als de aarde, maar een miljard keer zwaarder. We geloven dat dit het lot van ons zonnestelsel is, deels omdat de zon een gewone ster is, en we zien veel voorbeelden van zulke sterren in verschillende stadia van evolutie, en deels omdat ons theoretisch begrip van dergelijke processen een sprong voorwaarts is gemaakt en komt goed overeen met de resultaten van de waarnemingen.

Nadat de uitzetting van de rode reus eindigt en de zon een witte dwerg wordt, zullen planeten, asteroïden en andere overblijfselen van het binnenste zonnestelsel erop beginnen te vallen in een spiraal - eerst als gevolg van vertraging in het gas, en dan als gevolg van de actie van getijdenkrachten - totdat de superdichte overblijfselen de sterren niet de planeten één voor één aan flarden blazen. Uiteindelijk zal er een schijf van aardachtige materialen zijn, voornamelijk bestaande uit de afgescheurde mantels van de aarde en Venus, die met een spiraal naar beneden op de vernietigde ster zal neerdalen.

Dit is niet zomaar een fantasie: astronomen zien deze afbeelding in de spectroscopische indicatoren van verschillende naburige "vervuilde witte dwergen", waar de rotsvormende elementen - magnesium, ijzer, silicium, zuurstof - in de atmosfeer van de ster aanwezig zijn in hoeveelheden die overeenkomen met de samenstelling van mineralen uit de silicaatklasse, zoals olivijn. Dit is de laatste herinnering aan de aardachtige planeten uit het verleden.

***

Planeten die zich vormen rond sterren die veel groter zijn dan de zon, hebben een minder interessant lot. Massieve sterren branden bij temperaturen van honderden miljoenen graden en verbruiken waterstof, helium, koolstof, stikstof, zuurstof en silicium in gewelddadige fusie. De producten van deze reacties worden steeds zwaardere elementen totdat de ster een kritieke toestand bereikt en explodeert als een supernova, waarbij het binnenste met een diameter van enkele lichtjaren wordt verstrooid en tegelijkertijd bijna alle zware elementen vormt. De vraag naar de toekomst van het planetenstelsel, dat zich eromheen had kunnen vormen, wordt een retorische vraag.

Nu zijn alle ogen gericht op Betelgeuze, een heldere ster die de linkerschouder van het sterrenbeeld Orion vormt. Het is 600 lichtjaar verwijderd van de aarde, wat betekent dat het niet te ver weg is, maar gelukkig niet bij onze naaste buren. De massa van Betelgeuze is acht keer die van de zon, en volgens evolutionaire modellen is hij ongeveer 10 miljoen jaar oud.

Binnen een paar weken zal de explosie van deze ster qua helderheid vergelijkbaar zijn met de uitstraling van de maan, en dan zal hij beginnen te vervagen; als dit geen indruk op je heeft gemaakt, houd er dan rekening mee dat het vanaf een afstand van 1 astronomische eenheid is alsof je een waterstofbom ziet ontploffen in een nabijgelegen tuin. In de loop van de geologische tijd zijn supernova's veel dichter bij de aarde geëxplodeerd, waardoor onze planeet wordt bestraald en soms tot massale uitstervingen heeft geleid, maar geen van de sterren die het dichtst bij ons staan, zal nu exploderen.

De "hitzone" voor dit type supernova is van 25 tot 50 lichtjaar, dus Betelgeuze vormt geen bedreiging voor ons.

Omdat hij relatief dichtbij is en een gigantische afmeting heeft, is deze ster de eerste die we door een telescoop in detail hebben kunnen zien. Hoewel de kwaliteit van de afbeeldingen slecht is, laten ze zien dat Betelgeuze een vreemd onregelmatige sferoïde is, die lijkt op een gedeeltelijk leeggelopen ballon, die in 30 jaar één omwenteling om zijn as maakt. We zien een enorme pluim of vervorming door Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA", Astronomy & Astrophysics 609 (2018), mogelijk veroorzaakt door wereldwijde thermische onbalans. Het lijkt erop dat ze elk moment echt kan ontploffen. Maar om werkelijk een van ons de kans te geven het licht van deze gebeurtenis te zien, moest Betelgeuze aan flarden vliegen in de dagen van Kepler en Shakespeare.

Wanneer een massieve ster explodeert, worden de deuren van zijn chemische keuken uit hun scharnieren geblazen. As uit een thermonucleaire haard verspreidt zich in alle richtingen, zodat helium, koolstof, stikstof, zuurstof, silicium, magnesium, ijzer, nikkel en andere fusieproducten zich met een snelheid van honderden kilometers per seconde verspreiden. In de loop van de beweging worden deze atoomkernen, die een maximale massa van 60 atoomeenheden bereiken, massaal gebombardeerd door een stroom hoogenergetische neutronen (deeltjes met dezelfde massa als protonen, maar zonder elektrische lading) afkomstig van de instortende stellaire kern.

Van tijd tot tijd hecht een neutron, dat tegen de kern van een atoom botst, zich eraan vast; als gevolg van dit alles gaat een supernova-explosie gepaard met de snelle synthese van meer complexe elementen die noodzakelijk worden geacht voor het bestaan van leven, evenals vele radioactieve. Sommige van deze isotopen hebben een halfwaardetijd van slechts enkele seconden, andere, zoals ⁶⁰Fe en ²⁶Al, verval in ongeveer de miljoen jaar die nodig was voor de vorming van onze protoplanetaire nevel, en de derde, zeg maar ²³⁸U, er is nog een lange weg te gaan: ze zorgen voor geologische verwarming voor miljarden jaren. Het superscript komt overeen met het totale aantal protonen en neutronen in de kern - dit wordt atoommassa genoemd.

Dit is wat er gebeurt als Betelgeuze ontploft. In een seconde zal de kern krimpen tot de grootte van een neutronenster - een object zo dicht dat een theelepel van zijn substantie een miljard ton weegt - en mogelijk een zwart gat worden. Op hetzelfde moment zal Betelgeuze ongeveer 10. uitbarsten⁵⁷ neutrino's, die energie zo snel wegdragen dat de schokgolf de ster uit elkaar scheurt.

Het zal zijn als de explosie van een atoombom, maar biljoenen keren sterker.

Voor waarnemers vanaf de aarde zal Betelgeuze in de loop van enkele dagen in helderheid toenemen totdat de ster zijn deel van de hemel met licht overspoelt. In de komende paar weken zal het vervagen en vervolgens in de gloeiende nevel van een gaswolk kruipen, bestraald door een compact monster in het midden.

Supernova's verbleken in vergelijking met de kilone explosies, die optreden wanneer twee neutronensterren in de val van wederzijdse aantrekking vallen en in een spiraal botsen. Misschien is het dankzij kilonovs dat zwaardere elementen zoals goud en molybdeen in de ruimte verschenen. … Deze twee lichamen zijn al onvoorstelbaar dicht - elk heeft de massa van de zon, verpakt in het volume van een 10 kilometer lange asteroïde - dus hun samensmelting veroorzaakt zwaartekrachtsgolven, rimpelingen in de structuur van ruimte en tijd.

Lang voorspelde zwaartekrachtsgolven werden voor het eerst geregistreerd in 2015 met een miljard dollar instrument genaamd LIGO De eerste zwaartekrachtsgolf werd geregistreerd door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in september 2015. de samensmelting van twee zwarte gaten op een afstand van 1,3 miljard lichtjaar van de aarde. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Later, in 2017, arriveerde de zwaartekrachtgolf met een verschil van 1,7 seconden met een uitbarsting van gammastraling opgenomen door een heel ander apparaat - zoals een bliksemschicht en een bliksemflits.

Het is verbazingwekkend dat gravitatie- en elektromagnetische golven (dat wil zeggen fotonen) miljarden jaren door ruimte en tijd hebben gereisd, en het lijkt erop dat ze volledig onafhankelijk van elkaar zijn (zwaartekracht en licht zijn verschillende dingen), maar toch aangekomen bij de dezelfde tijd. Misschien is dit een triviaal of voorspelbaar fenomeen, maar voor mij persoonlijk vulde deze synchroniciteit van zwaartekracht en licht de eenheid van het universum met diepe betekenis. De explosie van een kilonova miljard jaar geleden, een miljard lichtjaar geleden, lijkt een verre geluid van een bel, waarvan het geluid je als nooit tevoren een verbinding laat voelen met degenen die ergens in de diepten van de ruimte kunnen bestaan. Het is alsof je naar de maan kijkt, aan je dierbaren denkt en je herinnert dat zij hem ook zien.

Als je wilt weten hoe het heelal is ontstaan, waar nog meer leven kan bestaan en waarom planeten zo verschillend zijn, dan is dit boek zeker iets voor jou. Eric Asfog vertelt uitgebreid over het verleden en de toekomst van het zonnestelsel en de kosmos in het algemeen.

Alpina Non-Fiction geeft lezers van Lifehacker 15% korting op de papieren versie van When the Earth Had Two Moons met behulp van de TWOMOONS-promotiecode.