Звезды предсказывают нашу гибель

Втмы довольно хорошо знаем, чем все это заканчивается — «это» время, когда жизнь получает возможность наслаждаться существованием на Земле. Что Земля получает возможность наслаждаться существованием вообще. Это происходит примерно так: это через 5 миллиардов лет. Солнце становится нестабильным, в его ядре заканчивается водородное топливо. В конце концов ядро ​​разрушается под собственным весом, нагревается от всей этой массы, сжимающейся вместе, и переключается на сжигание другого газа, гелия. Его внешние слои начинают резко раздуваться, испаряясь, а затем поглощая две самые внутренние планеты, Меркурий и Венера. Земля может быть вытолкнута на более широкую орбиту или последовать за Венерой и Меркурием к огненному уничтожению.

Это не так уж важно, как вы можете себе представить, поскольку жизнь на Земле к этому моменту уже закончилась миллиарды лет назад. Медленное увеличение яркости Солнца привело к парниковому эффекту, нагревая Землю до температуры, слишком высокой для жизни. как мы это знаем (будущее, которое мы можем ожидать примерно через 1 миллиард лет).

Осознайте, какое особое место занимает наша планета.

Астрономы теперь обращают свой взор вовне, чтобы написать убедительную историю о том, что происходит отсюда. Эта сцена могла бы стать привлекательным фоном для эпического научно-фантастического повествования: в течение нескольких сотен миллионов лет увеличение тепла от звезды главной последовательности, превратившейся в красный гигант, превращает ледяные спутники Юпитера и Сатурна в райские острова. Самые массивные из них, включая Ганимед, Каллисто и Европа вращающийся вокруг Юпитера; и Титан, вращающийся вокруг Сатурна, превратится в спутники, покрытые океаном, с невероятными видами. Это настоящий расцвет Солнечной системы, когда в ней появится больше мест для жизни. в «обитаемой зоне» чем в любой другой период. Если человечество все еще будет существовать, это будет славное время — на какое-то время.

Конечно, ничто не вечно. В ядре Солнца заканчивается гелиевое топливо, и, не имея возможности перейти к новому источнику топлива, оно снова сжимается. Внешние пухлые слои сдуваются титаническим ветром и теряются в межзвездном пространстве. Любой, кто наблюдает издалека, увидит прекрасную картину плотной планетарной туманности, масса которой составляет более 40 процентов солнечной. Орбиты планет Отвечайте на это ослабление гравитационного захвата, растягиваясь, почти удваиваясь в размерах. Наше красное гигантское, ставшее белым карликом солнце, без источника внутреннего тепла, вскоре начнет остывать, только чтобы стать еще холоднее и темнее. Покрытые океаном райские луны быстро замерзнут снова.

The орбиты астероидов а кометы будут дестабилизированы сдвигом орбит планет. Многие в конечном итоге окажутся на гораздо более широких путях, пройдут близко к солнцу-белому карлику и будут разорваны на части его гравитацией. Каменистые и ледяные обломки будут медленно капать на постоянно остывающее солнце белого карлика, возможно, с перерывами, в далеком будущем.

Это может показаться антиутопической фантазией, но это полностью подкреплено наблюдениями и моделированием. 20^й В прошлом веке астрономы выяснили, как эволюционируют звезды, и теперь у нас есть четкое представление о будущей эволюции Солнца в красного гиганта, а затем в белого карлика.

Удивительным открытием последних нескольких десятилетий является то, что значительная часть белых карликов «загрязнена». В белых карликах преобладают либо водород, либо гелий, и в любом случае более тяжелые элементы оседают из их атмосфер за дни или месяцы, что является космическим мгновением ока. Тот факт, что мы наблюдаем тяжелые элементы в атмосферах белых карликов, означает, что они были совсем недавним загрязнением от объектов, упавших на их поверхность. Но какие?

Характер содержания этих более тяжелых элементов, наблюдаемый в некоторых загрязненных белых карликах, очень похож на метеориты, что является косвенным доказательством того, что астероиды и даже скалистые планеты также могли формироваться вокруг их центральной звезды и в конечном итоге были ею поглощены. Новая динамика исследования показали, как планеты-гиганты гравитационно отбрасывают астероиды и кометы, когда их орбиты смещаются из-за эволюции звезды в белого карлика, откладывая на белом карлике каменистый (а иногда даже ледяной) материал на протяжении миллиардов лет.

Если человечество все еще будет существовать, это будет славное время.

До сих пор газовые гигантские планеты были большой недостающей частью головоломки. Но в недавнем бумагаопубликовано в Письма в Астрофизический ЖурналСьюзан Маллалли, астроном из Научного института космического телескопа в Мэриленде, и ее коллеги использовали космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы найти яркие объекты, которые соответствуют планетам-гигантам в двух разных системах, вращающихся вокруг загрязненных звезд-белых карликов.

Но, учитывая количество потери массы на ранних этапах звездной эволюции, первый кандидат на планету должен был находиться на орбите вокруг своей звезды, почти идентичной по размеру орбите Юпитера вокруг Солнца. Другой кандидат на планету должен был начать с орбиты, очень близкой по размеру к орбите Сатурна. Могут ли эти планеты служить аналогами Юпитера и Сатурна, спроецированными в постапокалиптическое будущее, в котором внутренние планеты были съедены Солнцем, а наша Солнечная система представляет собой почти забытую замерзшую пустошь?

Пока не совсем ясно, являются ли эти объекты действительно газовыми гигантами; существует очень малая вероятность того, что один или оба могут быть фоновым объектом (например, галактикой), который случайно оказывается очень близко к белому карлику на небе.

Но истории о гибели этих систем, вероятно, отражают будущее нашей солнечной системы. Два белых карлика несколько массивнее нашего Солнца, а это означает, что они эволюционировали быстрее. Каждая из них, вероятно, образовала богатую планетную систему, по крайней мере, с одним газовым гигантом, а также популяциями астероидов и, возможно, скалистых планет. Центральные звезды превратились в красные гиганты, а затем выбросили космическую пыль и газ, в результате чего их планетные системы расширились и оставили после себя белого карлика. Астероиды или кометы (или даже каменистые планеты) наверняка швырялись гравитацией планет-гигантов; некоторые, вероятно, были разорваны на обломки, которые были затянуты в теперь уже загрязненные белые карлики.

В ближайшие годы будут заполнены другие недостающие части этих рассказов о разрушении планет. Остается выяснить, вызвано ли загрязнение белых карликов газовыми гигантами или планеты с меньшей массой (например, Нептуны, которые чаще встречаются как экзопланеты) могут играть столь же большую роль. Было бы также очень полезно посмотреть, существуют ли какие-либо корреляции между типом загрязнения (каменистым, ледяным или другим) и природой планетной системы, вращающейся вокруг данного белого карлика. Космический телескоп Джеймса Уэбба уже перевернул важную страницу в нашем понимании этих драматических историй, и, с его беспрецедентными возможностями получения изображений, он может перевернуть еще больше.

Такой взгляд на космическое кладбище может помочь нам оценить, какое особое место занимает наша планета, как в пространстве, так и во времени. Как и люди, планетные системы рождаются, развиваются, а затем умирают. Это хорошее напоминание о том, что нет лучшего времени, чем настоящее, чтобы максимально использовать эту славную, но конечную главу в истории солнечной системы.

Главное изображение: BetsyChe / Shutterstock

• Шон Рэймонд

  Опубликовано 28 июня 2024 г.

  Шон Рэймонд — американский астрофизик, работающий в Астрофизическая лаборатория Бордо во Франции. Он также ведет блог на стыке науки и фантастики (планетаplanet.net) и опубликовал книга стихов по астрономии.