Ο κύκλος ζωής ενός αστεριού:Πώς θα τελειώσει το Ηλιακό μας Σύστημα;

Ο Ήλιος σχηματίστηκε πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια και πρόκειται να επιβιώσει στην τρέχουσα κατάστασή του, χονδρικά μιλώντας, για άλλα 4,5 – 5,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Και ενώ δεν μπορούμε να προβλέψουμε τι θα συμβεί στα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια, η γνώση για το πώς εξελίσσονται τα αστέρια επέτρεψε στους αστρονόμους να συμπεράνουν γενικά πώς είναι πιθανό να εξελιχθεί η ζωή του Ήλιου. Αστέρια με μεγαλύτερη μάζα μπορεί να τελειώσουν τη ζωή τους σε μια έκρηξη γνωστή ως σουπερνόβα, αλλά αυτό δεν είναι το πιθανό σενάριο που περιμένει το δικό μας.

1. Φάση καύσης υδρογόνου

Κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος μετατρέπει 600 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου σε τέσσερα εκατομμύρια τόνους ενέργειας:το υπόλοιπο μετατρέπεται σε «στάχτη» ηλίου. Καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής του, η παραγωγή ενέργειας του Ήλιου συνέχισε να αυξάνεται και πιστεύεται ότι έχει γίνει 30 τοις εκατό φωτεινότερος στα 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια από τη δημιουργία του. Τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια, καθώς περισσότερο υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο, ο Ήλιος πρόκειται να γίνει περίπου 10 τοις εκατό φωτεινότερος, οδηγώντας σε αύξηση της θερμικής ενέργειας. Αν αναλογιστούμε την επίδραση που έχει ήδη η ανθρωπογενής κλιματική αλλαγή στις καιρικές συνθήκες του πλανήτη μας, φανταστείτε την επίδραση μιας τέτοιας αύξησης.

Η ανερχόμενη θερμότητα θα κάνει τους πολικούς πάγους να αρχίσουν να λιώνουν και οι ωκεανοί να ζεσταίνονται, στέλνοντας υδρατμούς στην ατμόσφαιρά μας. Αυτός ο υδρατμός θα παγιδεύσει περισσότερη θερμότητα, δημιουργώντας ένα φαινόμενο «υγρού θερμοκηπίου» που θα αυξήσει ακόμη περισσότερο τις παγκόσμιες θερμοκρασίες. Περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, ο Ήλιος θα είναι 40 τοις εκατό φωτεινότερος από ό,τι είναι σήμερα, με αποτέλεσμα οι ωκεανοί μας να βράσουν, οι πάγοι να λιώσουν εντελώς και να απογυμνωθεί η ατμόσφαιρά μας. Η Γη θα γίνει σαν την Αφροδίτη:καμένη, άνυδρη και άψυχη.

2. Υπογίγαντας φάση

Όσο φρικτό κι αν είναι αυτό το σενάριο, είναι μόνο η αρχή του χαμού του Ήλιου. Περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, ο Ήλιος θα έχει φτάσει στο τέλος της κύριας ακολουθίας της διάρκειας ζωής του και θα έχει εξαντλήσει όλο το υδρογόνο στον πυρήνα του.

Χωρίς διαδικασία σύντηξης για την αντιμετώπιση της δύναμης της βαρύτητας, ο πυρήνας θα αρχίσει να συστέλλεται και να γίνεται πιο πυκνός με την πάροδο του χρόνου. Καθώς το κάνει, η θερμοκρασία του θα αυξηθεί και τελικά θα αναφλεγεί το υπόλοιπο υδρογόνο που βρίσκεται έξω από τον πυρήνα.

Αυτή η νέα πηγή καυσίμου θα παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας που θα ωθήσει τα εξωτερικά στρώματα προς τα έξω, με αποτέλεσμα ο Ήλιος να διαστέλλεται δύο έως τρεις φορές τη σημερινή του διάμετρο, μετατρέποντάς τον σε ένα υπογίγαντα αστέρι.

3. Φάση Κόκκινου Γίγαντα

Καθώς τα επιφανειακά στρώματα του Ήλιου ωθούνται πιο έξω, θα συνεχίσουν να παγιδεύουν θερμότητα από τον πυκνό πυρήνα που είναι θαμμένος βαθιά μέσα σε αυτό το διαρκώς διαστελλόμενο κέλυφος και το αστέρι θα εξελιχθεί σε ένα τεράστιο, φωτεινό αντικείμενο που ονομάζεται κόκκινος γίγαντας.

Αυτά τα γηρασμένα αστέρια μπορούν να φτάσουν σε μεγέθη από 100 έως 1.000 φορές περισσότερο από αυτό του Ήλιου και η διαστελλόμενη επιφάνεια θα κάνει τη θερμοκρασία των εξωτερικών στρωμάτων να κρυώσει περίπου στους 3.000°C (η επιφάνεια του Ήλιου είναι περίπου 5.500°C σήμερα). Η χαμηλότερη θερμοκρασία σημαίνει ότι αυτά τα αστέρια λάμπουν στο πιο κόκκινο μέρος του χρωματικού φάσματος. εξ ου και το όνομα «κόκκινος γίγαντας».

Καθώς ο Ήλιος περνά από αυτή τη διαδικασία, θα εκτείνεται πέρα ​​από τις τροχιές των εσωτερικών πλανητών Ερμή και Αφροδίτης, καταποντίζοντάς τους εντελώς, και μπορεί ακόμη και να φτάσει στην τροχιακή διαδρομή της Γης. Ωστόσο, ο πλανήτης μας μπορεί να μην καταστραφεί εντελώς, καθώς κατά τη διάρκεια αυτής της επέκτασης ο Ήλιος θα συνεχίσει να χάνει μάζα:ορισμένες εκτιμήσεις υποδηλώνουν ότι στη μεγαλύτερη του, μπορεί να έχει απομείνει μόνο 65-70 τοις εκατό.

Η βαρυτική έλξη θα εξασθενήσει κατά συνέπεια και οι τροχιές των υπόλοιπων πλανητών στο Ηλιακό Σύστημα θα αρχίσουν να παρασύρονται προς τα έξω. Ίσως η Γη να κάνει μια τυχερή απόδραση. Εν τω μεταξύ, ο πυρήνας του Ήλιου θα γίνεται μικρότερος και θερμότερος, έως ότου 12 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του, θα συμβεί μια νέα πυρηνική αντίδραση.

• Θα μπορούσαμε να υπάρχουμε στη Γη κάτω από ένα κόκκινο γίγαντα αστέρι;

4. Ένας νέος κόκκινος γίγαντας

Ο πυρήνας θα συνεχίσει να συστέλλεται έως ότου οι θερμοκρασίες φτάσουν περίπου τους 100 εκατομμύρια °C – αρκετά ζεστό ώστε να αναφλεγεί το ήλιο που παράγεται κατά την κατανάλωση υδρογόνου και να το μετατρέψει σε άνθρακα και οξυγόνο. Καθώς ο πυκνός πυρήνας δεν θα είναι σε θέση να επεκταθεί για να επιτρέψει αυτή την αυξημένη παραγωγή ενέργειας, το ήλιο θα καεί με έντονη αγριότητα, προκαλώντας μια σύντομη έκρηξη γνωστή ως «λάμψη ηλίου». Αυτό θα μειώσει την πυκνότητα του πυρήνα και θα φέρει προσωρινή σταθερότητα, καθώς το ήλιο θα μπορεί πλέον να καίγεται με πιο ελεγχόμενο ρυθμό.

Ωστόσο, δεν θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να εξαντληθεί η νέα πηγή καυσίμου. μόλις 100 εκατομμύρια χρόνια περίπου. Καθώς το ήλιο συνεχίζει να καίει, θα παράγει σκληρή ενέργεια και, όπως ακριβώς συμβαίνει με την καύση του υδρογόνου, αυτό θα κάνει τον Ήλιο να διαστέλλεται για άλλη μια φορά σε μια δεύτερη φάση κόκκινου γίγαντα.

5. Πλανητικό νεφέλωμα

Παρά τη διαστολή και τη συρρίκνωση, την απώλεια μάζας και την κατανάλωση καυσίμου, ο κύκλος ζωής του Ήλιου δεν έχει τελειώσει ακόμα. Ο κόκκινος γίγαντας θα συνεχίσει να μετατρέπει το ήλιο σε άνθρακα και οξυγόνο, ωστόσο ο πυρήνας δεν θα φτάσει ποτέ τους 600 εκατομμύρια°C που απαιτούνται για την ανάφλεξη αυτού του άνθρακα, επομένως θα αρχίσει να συστέλλεται ξανά.

Καθώς το ήλιο εξαντλείται, τα εξωτερικά στρώματα θα ωθηθούν πιο έξω και θα χαθούν στο διάστημα, έτσι ώστε, περίπου 12,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του, η μισή μάζα του Ήλιου θα παραμείνει. Τα διαστελλόμενα εξωτερικά στρώματα θα φωτιστούν από τον θερμό πυρήνα μέσα, δημιουργώντας ένα λαμπερό κοσμικό σύννεφο γνωστό ως «πλανητικό νεφέλωμα».

Αυτά τα φαινόμενα είναι πολύ γνωστά στους αστρονόμους και είναι τυπικά ενός γηράσκοντος αστέρα περίπου με τη μάζα του Ήλιου μας, αλλά δεν έχουν καμία σχέση με πλανήτες. Το όνομά τους είναι απλώς αποτέλεσμα του στρογγυλού, φουσκωμένου σχήματός τους.

6. Λευκός νάνος

Με τα εξωτερικά στρώματα του Ήλιου να έχουν τελικά διαλυθεί, το μόνο που θα παραμείνει είναι ένας καυτός, πυκνός πυρήνας γνωστός ως λευκός νάνος. Αυτά τα αντικείμενα είναι μερικά από τα πιο πυκνά στο Σύμπαν, ωστόσο είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερα από τον δικό μας πλανήτη. Ωστόσο, μπορούν να φτάσουν σε θερμοκρασίες άνω των 100.000°C.

Μεγάλο μέρος της θερμότητας που παρήχθη στον πυρήνα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γήρανσης του Ήλιου θα παγιδευτεί σε αυτό το αστρικό υπόλειμμα και θα χρειαστούν δεκάδες ή και εκατοντάδες δισεκατομμύρια χρόνια για να κρυώσει.

7. Μαύρος νάνος

Το υπόλειμμα του λευκού νάνου θα ξοδέψει τελικά όλη την εναπομείνασα ενέργεια θερμότητας και φωτός και (ίσως σε εκατοντάδες δισεκατομμύρια χρόνια) θα εξασθενίσει στο τελικό του στάδιο:αυτό ενός άψυχου μαύρου νάνου. Επί του παρόντος, οι μαύροι νάνοι υποβάλλονται απλώς επειδή το Σύμπαν, ηλικίας 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, δεν είναι ακόμη αρκετά μεγάλο για να δημιουργήσει κανέναν, αλλά πιστεύεται ότι αυτή θα είναι η τελική μοίρα του Ήλιου μας.

Σαν να κάνουμε την ιστορία ακόμα πιο τραγική, η χαμηλή μάζα του άλλοτε ισχυρού άστρου μας θα έχει χάσει μεγάλο μέρος της βαρυτικής έλξης του, με αποτέλεσμα οι πλανήτες να παρασυρθούν πιο έξω, τίποτα περισσότερο από παγωμένους, απανθρακωμένους βράχους.

Όμως, καθώς τα υπολείμματα του Ηλιακού μας Συστήματος χάνονται στο διάστημα, σωματίδια από τον δικό μας νεκρό Ήλιο θα μπορούσαν να συνενωθούν και να ξεκινήσουν εκ νέου τη διαδικασία σχηματισμού άστρων. Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό πλανητών με βραχώδη σώματα, ατμόσφαιρες και υγρό νερό που προετοιμάζονται για νέα ζωή.

Διαβάστε περισσότερα:

• Μετεωρίτης, αστεροειδής και κομήτης:Ποια είναι η διαφορά;
• 10 μιμίδια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb που βρίσκονται εκτός αυτού του κόσμου
• Γιατί όλα τα αστέρια έχουν 8 σημεία στις εικόνες του James Webb; Ένας αστρονόμος εξηγεί
• Τι σημαίνει ανάδρομος στην αστρονομία;