Как закончится жизнь солнца: какая судьба ждёт наше Солнце — РТ на русском

какая судьба ждёт наше Солнце — РТ на русском

Короткая ссылка

7 мая 2018, 22:37

Анастасия Ксенофонтова

Учёные из Манчестерского университета смоделировали сценарий эволюции Солнца. По расчётам исследователей, через 4—4,5 млрд лет светило раскалится настолько, что уничтожит всё живое на Земле, а затем превратится в белого карлика, оставив после себя планетарную туманность — массивное кольцо межзвёздной пыли и газа. Какие метаморфозы ожидают Солнце — в материале RT.

Из гиганта в карлика

Согласно многочисленным исследованиям, жизненный цикл звёзд, сопоставимых по массе с Солнцем, как правило, длится около 10 млрд лет. Таким образом, наше небесное светило, возраст которого 5 млрд лет, уже прошло половину своего эволюционного пути.

Астрофизики из Манчестерского университета (Великобритания) спрогнозировали, какой будет вторая половина жизни Солнца, и пришли к неожиданным выводам.

С помощью компьютерной модели учёные определили, что примерно через 4—4,5 млрд лет ядро Солнца нагреется до такой степени, что своими палящими лучами уничтожит всё живое на Земле. Затем оболочка Солнца начнёт рассеиваться, превращаясь в массивное кольцо из межзвёздной пыли и газа — планетарную туманность. При этом ядро, в котором постепенно прекратятся термоядерные реакции, остынет, превратившись в белого карлика.

• Планетарная туманность Эйбелл 39
• NASA

Описанному сценарию эволюции следует около 90% звёзд. Однако раньше считалось, что Солнце слишком мало, чтобы на нём происходили подобные процессы. Более того, согласно расчётам британских астрофизиков, перед тем как превратиться в белого карлика, ядро Солнца раскалится в три раза быстрее, чем предполагалось ранее.

Также по теме

Путешествие в бесконечность: физики нашли способ выжить в чёрной дыре

Человек теоретически мог бы выжить в чёрной дыре, считают учёные. Российские физики подтвердили RT выводы коллег из Калифорнийского…

Ряд российских учёных поддержали выводы своих коллег с Туманного Альбиона.

«Термоядерное топливо постепенно заканчивается в недрах Солнца. Сейчас в его ядре водород превращается в гелий, на следующей стадии гелий будет превращаться в углерод и кислород. Через несколько миллиардов лет солнечное ядро настолько раскалится, что водород в окружающей его оболочке начнёт сгорать. Из-за этого внешние слои звезды будут рассеиваться, образуя планетарную туманность. Затем Солнце перейдёт в стадию красного гиганта. Ядро останется и, постепенно остыв и сжавшись, превратится в белого карлика, лишённого собственных источников термоядерной энергии», — рассказал в интервью RT доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Сергей Попов.

Учёный, как и исследователи из Манчестерского университета, считает, что жизнь на Земле исчезнет гораздо раньше из-за резкого роста мощности солнечного излучения.

В поисках запасной планеты

Российские эксперты полагают, что интенсивность солнечного излучения резко вырастет примерно через 1 млрд лет. Это, в свою очередь, приведёт к радикальным изменениям климата на Земле.

«Температура на планете станет настолько высокой, что вся вода постепенно испарится. Жизнь исчезнет гораздо раньше, чем Солнце превратится в красного гиганта», — отметил Попов.

По словам учёных, в свете последних апокалиптических прогнозов возможное переселение человечества на другую планету не выглядит таким уж фантастическим.

Также по теме

«Нужны новые принципы преодоления пространства»: член Российской академии космонавтики — о полётах в другие галактики

Современные космические аппараты не позволяют быстро перемещаться даже по Солнечной системе, и для полёта в другие галактики…

«Есть версия, что Марс — самое подходящее место: на этой планете сила тяготения гораздо меньше, чем на Земле, поэтому нам будет легче приспособиться к жизни там. Другие планеты даже рассматривать не стоит», — сказала в беседе с RT ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Елена Сейфина.

Наиболее перспективной для жизни Красную планету считает и сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Михаил Кузнецов.

«В пределах нашей Солнечной системы с наименьшими затратами колонизировать получится Марс. Но без освоения Луны это, наверное, будет невозможно осуществить. Дело в том, что разработанные для колонизации технологии нужно будет испытывать, обкатывать, и лучше это делать где-то поближе, где более безопасно, например на Луне», — отметил Кузнецов.

По мнению учёного, если какое-либо развитое государство поставит цель ускоренно усовершенствовать технологии для освоения планет, то колонизация будет возможна уже через 15—20 лет.

«Если говорить о нашем государстве, то пока таких целей в космической программе нет. Всё зависит от того, насколько востребовано будет космическое пространство для промышленной деятельности», — подытожил Кузнецов.

Как и когда погибнет Солнечная система — Нож

Наша Солнечная система неизбежно погибнет. Для этого потребуется некоторое время. В течение нескольких миллиардов лет произойдет ряд печальных событий — как не очень значительных, так и поистине катастрофических. После этого Солнечная система исчезнет: все планеты будут уничтожены, а Солнце превратится в одинокого белого карлика.

(Сделаем небольшую паузу, чтобы вытереть слезы).

Итак, я буду вашим гидом по грядущему апокалипсису. Если коротко, нашу система пройдет через следующие пять этапов:

1. Океаны испарятся.
2. Орбиты каменистых планет могут стать нестабильными, что чревато их столкновением.
3. Солнце станет красным гигантом и поглотит каменистые планеты.
4. Проходящая мимо звезда вызовет динамическую нестабильность среди оставшихся планет.
5. Проходящая мимо звезда уничтожит последнюю планету в солнечной системе.

Каждое из этих событий произойдет почти наверняка, за исключением пункта 2 — его реализация маловероятна. Но потребуется около 100 миллиардов лет, чтобы достичь пункта 5.

Так начнем же!

1. На Земле исчезнут жидкость и жизнь

Солнце медленно нагревается. Сегодня оно примерно на 30% ярче, чем сразу после своего образования. По мере того как внутри солнечного ядра водород превращается в гелий, средняя молекулярная масса звезды увеличивается, увеличивая тем самым температуру ядра и скорость реакции синтеза (называемой протонной цепью). Это медленно увеличивает выработку Солнцем энергии.

Эволюция солнца: Каждая кривая показывает одну из характеристик солнца по сравнению с его настоящими характеристиками. Красная кривая показывает его яркость. Фото: Wikicommons

Жизнь, какой мы ее знаем, требует жидкой воды. Чтобы поддерживать количество жидкой воды на поверхности планеты в нужном объеме, должен существовать баланс между поступающей и выходящей энергией — лишь в этом случае сохраняется правильный температурный диапазон.

Энергетический баланс всегда настраивается сам по себе. Если количество парниковых газов в атмосфере Земли увеличивается (как это происходит сегодня), подобный эффект «укрытия одеялом» создает новый энергетический баланс, ведущий к повышению температуры.

На Земле есть встроенный термостат — карбонатно-силикатный цикл, который регулирует количество углекислого газа в атмосфере, поддерживая таким образом стабильный климат. Увы, работает он на масштабах миллионов лет — слишком медленно, чтобы помочь нам с текущей проблемой глобального потепления.

Теплое одеяло: парниковый эффект превращает нашу атмосферу в одеяло, замедляя выделение энергии в космос. Чем больше парниковых газов, тем толще одеяло. Источник: Пожиратели времени

Другой причина нагревания планеты — увеличение количества поступающей энергии из-за увеличения яркости солнца. И хотя существуют гораздо более краткосрочные колебания климата Земли в зависимости от времен года, изменений состава атмосферы (как от антропогенных парниковых газов, так и от вулканической пыли) и циклов Миланковича, поверхность Земли медленно, но неумолимо нагревается.

В какой-то момент атмосфера нашей планеты больше не сможет поддерживать стабильный энергетический баланс, и парниковый эффект перейдет в фазу безудержного роста. Для парникового эффекта существует петля положительной обратной связи. Поверхность планеты становится более горячей, что приводит к испарению большего количества воды в атмосферу. Вода является сильным парниковым газом, поэтому этот процесс увеличивает силу парникового эффекта, который еще больше нагревает поверхность планеты.

Как только парниковый эффект прекратится, он нагреет поверхность Земли до такой степени, что океаны полностью испарятся. Планета просто будет становится все горячее, пока не наступит новый баланс, с обжигающе горячей поверхностью и водой, полностью испарившейся в атмосферу (вероятно, это будет вода в «сверхкритическом» состоянии, где стирается грань между жидкостью и газом). Вблизи поверхности Земли будет больше водяного пара, но жидкого океана не будет.

2. Орбиты каменистых планет дестабилизируются и, возможно, пересекутся

Орбиты планет нестабильны. В математическом смысле это означает, что мы не можем предсказать их точное положение в отдаленном будущем (через примерно 10–100 миллионов лет).

Компьютеры могут помочь нам спрогнозировать эволюцию орбит, хотя и с известной долей вероятности. Используя коды, разработанные специально для отслеживания орбит во времени, мы можем смоделировать множество возможных вариантов будущего Солнечной системы.

Некоторые расчеты показывают, что орбита Меркурия станет чрезвычайно вытянутой или эксцентричной. Это может произойти, если Меркурий войдет в «вековой резонанс» с Юпитером. Резонанс выравнивает орбиты двух планет, что приводит к постепенному удлинению орбиты Меркурия.

Как только орбита Меркурия станет настолько вытянутой, что пересечет орбиту Венеры, могут произойти самые безумные вещи. Меркурий может подойти так близко к Солнцу, что оно его поглотит.

Также существует вероятность, что Меркурий столкнется с Венерой. Возможно, самый драматичный вариант, который мы можем смоделировать, заключается в том, что Меркурий изменит орбиты других каменистых планет до такой степени, что вызовет столкновение между Землей и Марсом.

Какова вероятность того, что это произойдет? Действительно ли Земля столкнется с Марсом через 3 миллиарда лет? Самое тщательное исследование на сегодняшний день показало, что Меркурий войдет в резонанс с Юпитером в ближайшие 5 миллиардов лет с вероятность 1%. И даже если это произойдет, вероятность столкновения Меркурия с Землей невелика. Больше шансов, что Меркурий просто упадет на Солнце или столкнется с Венерой.

Другими словами, с вероятностью 99% орбиты каменистых планет будут продолжать вращаться вокруг Солнца как обычно, по крайней мере, до тех пор, пока само Солнце не начнет меняться…

Солнце превратится в красного гиганта, поглотит ближайшие планеты и станет белым карликом.

Солнечная жизнь: Красные гиганты холоднее солнцеподобных звезд, но чрезвычайно ярки из-за своих очень больших размеров. Фото: Wikicommons

Солнце пробудет красным гигантом около полумиллиарда лет. Его яркость увеличится, смещая обитаемую зону — в нее войдут Юпитер и Сатурн. Во время этой фазы на поверхностях больших спутников, вращающихся вокруг планет-гигантов, может появиться жидкая вода. Многие из этих спутников содержат большое количество воды в своих недрах. Ганимед, самый большой спутник Солнечной системы, имеет массу примерно в сорок раз меньше, чем Земля, но считается, что он примерно наполовину состоит из воды! Таким образом, водный потенциал Ганимеда значительно превосходит земной, поскольку наша планета состоит из воды всего на 1/1000 своей массы. Примерно через семь миллиардов лет Ганимед превратится в настоящую океаническую луну.

Орбиты планет будут приспосабливаться к меняющемуся Солнцу. Когда Солнце станет красным гигантом, оно поглотит внутренние планеты. По мере того как Солнце будет терять массу из-за мощных ветров, исходящих с его поверхности, и его гравитация будет слабеть, орбиты удаленных от Солнца планет станут расширяться.

Солнце расширится примерно в сто раз и будет простираться примерно до нынешней орбиты Земли. Наша планета находится на грани: мы не знаем, будет ли она поглощена Солнцем или выйдет на большую орбиту.

Тем временем ядро Солнца будет сжиматься до тех пор, пока повышенные температура и давление не позволят синтезировать гелий. Произойдет несколько вспышек, затем Солнце сбросит свои внешние слои в виде «планетарной туманности» (которая не имеет ничего общего с планетами — это просто старое название, которое прижилось). От Солнца останется лишь ядро, маленький белый карлик, который затем будет остывать целую вечность.

Белые карлики весят почти столько же, сколько Солнце, но размером они примерно с Землю. Из-за этого у них чрезвычайно высокая гравитация, и любой материал тяжелее водорода или гелия оседает в их атмосфере за несколько дней или месяцев — астрономическое мгновение ока.

Когда мы смотрим на белых карликов, большая часть из них кажется «загрязненной»: мы не видим спектры чистого водорода или гелия, поскольку их внешние слои загрязнены каменистым (а иногда и оледенелым) веществом. Белые карлики могут быть загрязнены веществом, падающим в виде обломков с близлежащих орбит. Обломки происходят от небольших тел, которые были сброшены планетами во время их орбитального сдвига. Поскольку белый карлик — крошечная мишень, маленькие тела не врезаются в звезду, а разрываются на части гравитацией, образуя диски из камней, которые превращаются в пыль, когда они вращаются очень близко к белому карлику.

Примерно через 7 миллиардов лет Солнце превратится в белого карлика. Земля будет либо поглощена красным гигантским Солнцем, либо просто основательно поджарена. При взгляде со стороны единственным намеком на то, что бледно-голубая точка когда-то вращалась вокруг этого белого карлика, будут несколько характерных спектральных линий — своего рода брызги крови от давно умершей планеты.

Но это еще не конец. Пять (или, может быть, шесть, если Земле повезет) планет выживут, чтобы лицезреть Солнце в виде белого карлика.

3. Проходящая мимо звезда вызовет динамическую нестабильность среди планет

Ничто не длится вечно (даже холодный ноябрьский дождь).

После того, как Солнце превратится в белого карлика, его планетная система станет почти в два раза больше, чем сейчас. Не с точки зрения количества планет, конечно (прощайте, внутренние каменистые планеты), а с точки зрения размеров орбит выживших планет. Солнце потеряет около 40% своей массы, большая часть которой создаст красивую планетарную туманность. Орбиты планет в ответ расширятся примерно на 85%. Орбита Нептуна вырастет с 30 примерно до 55 астрономических единиц, обозначив внешний край планет.

Вновь установившейся стабильности будут теперь угрожать лишь другие звезды.

Звезды проводят много времени рядом друг с другом только в младенчестве. В новорожденных скоплениях звезды часто проходят относительно близко друг к другу. (Точное число зависит от размера и плотности кластера рождения). Иногда звезды проходят так близко, что их гравитация влияет на то, что находится на орбите вокруг другой звезды. Например, проходящая мимо звезда может дестабилизировать самые отдаленные части планетообразующего диска другой звезды. А в некоторых случаях проходящая мимо звезда может даже украсть планету с очень широкой орбитой. (Это возможное происхождение гипотетической планеты номер 9.)

Одна из моделей предполагает, что орбиты очень удаленных объектов в поясе Койпера формировались на ранних этапах развития Солнечной системы, когда звезда находилась на расстоянии от нескольких сотен до тысячи астрономических единиц от Солнца. (Это модель вызывает споры.) Это типичное расстояние для встречи, которая могла бы случится со звездой, подобной Солнцу.

Как только родовые скопления рассеиваются, звезды обычно остаются далеко друг от друга. Это происходит потому, что космос действительно очень большой. Учитывая плотность звезд в окрестностях Солнца и то, как быстро они движутся, мы можем рассчитать время, необходимое звезде, чтобы пройти на определенном расстоянии от Солнца. В среднем другая звезда проходит в пределах 10000 астрономических единиц от Солнца каждые 20 миллионов лет или около того, в пределах 1000 астрономических единиц каждые миллиард лет и в пределах 100 астрономических единиц каждые 100 миллиардов лет.

Позвольте мне рассказать про фантастическое исследование 2020 года за авторством Джона Цинка, Константина Батыгина и Фреда Адамса — оно действительно углубило наше понимание далекого будущего Солнечной системы. Ученые смоделировали десять вариантов орбитальной эволюции Солнечной системы в течение следующего триллиона лет. Большой взрыв произошел всего лишь 14 миллиардов лет назад, поэтому расчеты Цинка и его коллег охватывают период, примерно в 70 раз превышающий нынешний возраст Вселенной. Десять созданных моделей отличаются друг от друга, главным образом, с точки зрения прохождения звезд вблизи Солнца и планет.

Планетарная система подвергается сильному воздействию лишь в том случае, когда звезда проходит очень близко — в пределах, превышающих размер самой большой планетарной орбиты в три-пять раз. Поскольку Нептун находится на расстоянии 30 астрономических единиц от Солнца, звезде необходимо было бы пройти в пределах примерно 100 астрономических единиц, чтобы оказать достаточное влияние на Солнечную систему. Но поскольку Нептун будет находиться на расстоянии 55 астрономических единиц от Солнца, когда оно станет белым карликом, звезда, проходящая в пределах около 200 астрономических единиц, несомненно окажет сильное влияние на планеты. Даже пролет на расстоянии 500 астрономических единиц даст Нептуну заметный гравитационный толчок.

Согласно моделям Цинка и его коллег, примерно за 30 миллиардов лет другая звезда пройдет в пределах нескольких сотен астрономических единиц от Солнечной системы и вызовет динамическую нестабильность. Это будет гораздо более сильная нестабильность, чем та, которая произошла в начале зарождения Солнечной системы. Вместо относительно плавного расширения орбит планет-гигантов это будет выглядеть как динамическая нестабильность, которая, по мнению астрофизиков, является обычным явлением среди систем гигантских экзопланет (и которая часто разрушает их каменистые планеты):

Эта динамическая нестабильность выбросит все оставшиеся планеты, кроме одной. Гравитационные толчки между планетами дадут каждой планете (кроме одной) достаточно орбитальной энергии для запуска в межзвездное пространство, где они станутся планетами, отравившимися в свободный полет. В большинстве симуляций Цинка Юпитер был последней устоявшей планетой, вращающейся на вытянутой орбите, подобной орбитам гигантских экзопланет.

С этого момента Солнечная система будет состоять лишь из белого карлика, которого когда-то называли Солнцем, и Юпитера.

4. Проходящая мимо звезда уничтожит последнюю планету в Солнечной системе

Подобно тому, как у каждой веревки есть точка разрыва, любая планета может быть оторвана от своей звезды, если другая звезда пройдет достаточно близко.

В этом случае Юпитер, последняя планета Солнечной системы, будет находиться на широкой, вытянутой орбите.

Другие звезды могут подтолкнуть Юпитер к отрыву, но на самом деле решающую роль сыграет эффект очень редких и очень близких столкновений. В соответствии с моделями Цинка нужно подождать около 100 миллиардов лет, чтобы звезда прошла на расстоянии примерно 200 астрономических единиц от Юпитера. Звезда придаст Юпитеру гравитационную энергию, необходимую для того, чтобы сбежать от белого карликового Солнца и никогда не вернуться. (Расчеты Цинка показали временной диапазон побега последней планеты в Солнечной системе — этого нужно ждать не раньше, чем через 40 миллиардов лет, но не позже, чем через 300 с небольшим миллиардов лет. )

Когда все закончится, пять или шесть из восьми первоначальных планет Солнечной системы еще будут целыми, просто они будут летать неизвестно где. Эти планеты останутся как свободно плавающие планеты, или «сироты» (две или три другие будут поглощены во время фазы красного гиганта). Конечно, эти планеты не останутся в одиночестве: количество свободно плавающих планет будет постоянно увеличиваться, поскольку многие другие звезды также потеряют свои планеты в межзвездном пространстве.

Так закончится история Солнечной системы. Я надеюсь, вам понравилась эта история.

Даже после смерти наше Солнце выглядит ярким

Планетарная туманность Abell 39 имеет диаметр около 5 световых лет и находится примерно в 7000 световых лет от Земли.
(Изображение предоставлено: Ректор Т.А. (NRAO/AUI/NSF и NOAO/AURA/NSF) и Б.А. Вольпа (NOAO/AURA/NSF))

Все звезды умрут, и в конце концов — примерно через 5 миллиардов лет — умрет и наше Солнце. Как только его запасы водорода будут исчерпаны, развернутся заключительные, драматические этапы его жизни, когда наша родительская звезда расширится, превратившись в красного гиганта, а затем разорвет свое тело на куски, чтобы сконденсироваться в белого карлика.

Но когда солнце погаснет, как оно будет выглядеть? У астрономов есть новый ответ, и их выводы блестящие.

Продолжительность жизни звезды зависит от ее размера. По данным НАСА, наше Солнце представляет собой желтый карлик диаметром около 864 000 миль (1,4 миллиона километров), или примерно в 109 раз больше Земли. Желтые карлики живут около 10 миллиардов лет, а в возрасте 4,5 миллиардов лет наше Солнце среднего возраста находится на полпути своей жизни.

Как только запасы водорода истощатся, Солнце начнет потреблять более тяжелые элементы. Во время этой нестабильной и бурной стадии огромное количество звездного материала устремится в космос, поскольку тело Солнца увеличится в 100 раз по сравнению с его нынешним размером, став красным гигантом. Затем он сожмется до крошечного, чрезвычайно плотного белого карлика размером с Землю.

Освещенное остывающим белым карликом облако газа и пыли, которое солнце извергло в космос в виде бурлящего красного гиганта. Будет ли это облако видно, долгое время оставалось загадкой. По оценкам, 90 процентов умирающих звезд излучают призрачный пылевой ореол, который сохраняется в течение тысяч лет, но компьютерные модели, созданные несколько десятилетий назад, предполагали, что звезда должна иметь массу примерно в два раза больше массы нашего Солнца, чтобы создать облако, достаточно яркое, чтобы видели, сообщили авторы исследования.

Однако это предсказание не совпало с доказательствами, которые мерцали в разных галактиках. Модели предсказывали, что видимые туманности мерцают в молодых спиральных галактиках, которые, как известно, содержат массивные звезды, которые могут легко производить светящиеся пылевые облака в конце своей жизни.

Но туманности загорались и в старых эллиптических галактиках, населенных звездами меньшей массы; согласно компьютерным моделям, эти звезды вообще не должны были производить видимые облака. Это озадачивающее, очевидное противоречие представляет собой «давнюю загадку» о стадиях конца жизни у звезд с малой массой, пишет международная группа исследователей в своем исследовании.

Чтобы разгадать загадку, ученые разработали новую компьютерную модель для предсказания жизненных циклов звезд.

Согласно их новым расчетам, когда расширяющиеся красные гиганты выбрасывают пыль и газ, из которых состоит туманность, они нагреваются в три раза быстрее, чем предполагалось в предыдущих моделях. Этот ускоренный нагрев позволил бы даже звезде с меньшей массой, такой как наше Солнце, проявить видимую туманность.

«Мы обнаружили, что звезды с массой менее 1,1 массы Солнца производят более тусклые туманности, а звезды с массой более 3 масс Солнца [производят] более яркие туманности», — соавтор исследования Альберт Зейлстра, профессор астрофизики Об этом говорится в заявлении Манчестерского университета в Великобритании.

«Но в остальном предсказанная яркость очень близка к наблюдаемой», — добавил Зийлстра. «Проблема решена, спустя 25 лет!»

Находки были опубликованы в Интернете вчера (7 мая) в журнале Nature Astronomy.

Оригинальная статья о Live Science .

Минди Вайсбергер — редактор Live Science для каналов Animals и Planet Earth. Она также сообщает об общих науках, включая изменение климата, палеонтологию, биологию и космос. Минди изучала кино в Колумбийском университете; до Live Science она продюсировала, писала и руководила СМИ для Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Ее видеоролики о динозаврах, астрофизике, биоразнообразии и эволюции появляются в музеях и научных центрах по всему миру, получая такие награды, как CINE Golden Eagle и Communicator Award of Excellence. Ее статьи также публиковались в журналах Scientific American, The Washington Post и How It Works Magazine.

Жизненный цикл звезды: Чем закончится наша Солнечная система?

Солнце образовалось около 4,6 миллиарда лет назад и в своем нынешнем состоянии должно просуществовать, грубо говоря, еще 4,5–5,5 миллиарда лет. И хотя мы не можем предсказать, что произойдет через миллиарды лет, знание того, как развиваются звезды, позволило астрономам в общих чертах сделать вывод о том, как будет развиваться жизнь Солнца. Более массивные звезды могут закончить свою жизнь взрывом, известным как сверхновая, но это не тот сценарий, который ожидает нас.

1. Фаза сжигания водорода

Каждую секунду Солнце преобразует 600 миллионов тонн водорода в четыре миллиона тонн энергии: остальное превращается в гелиевый «пепел». На протяжении всей своей жизни выход энергии Солнца продолжал увеличиваться, и считается, что за 4,6 миллиарда лет, прошедших с момента его образования, оно стало на 30 процентов ярче. В течение следующего миллиарда лет, когда все больше водорода будет преобразовано в гелий, Солнце станет примерно на 10 процентов ярче, что приведет к увеличению тепловой энергии. Если мы рассмотрим влияние, которое антропогенное изменение климата уже оказывает на погодные условия нашей планеты, представьте себе влияние такого увеличения.

Повышение температуры приведет к таянию полярных ледяных шапок и нагреванию океанов, из-за чего водяной пар попадет в нашу атмосферу. Этот водяной пар будет улавливать больше тепла, создавая эффект «влажного парникового эффекта», который повысит глобальную температуру еще выше. Примерно через 3,5 миллиарда лет Солнце будет на 40 процентов ярче, чем сегодня, что приведет к тому, что наши океаны закипят, ледяные шапки полностью растают, а наша атмосфера исчезнет. Земля станет как Венера: выжженной, сухой и безжизненной.

Подробнее:

• Какого цвета на самом деле Солнце? Подсказка: это не желтый цвет
• Усугубит ли повышенная активность Солнца изменение климата?
• Что произойдет, если Земля окажется привязанной к Солнцу?
• Солнце издает звук?

2. Субгигантская фаза

Каким бы ужасным ни был этот сценарий, это только начало заката Солнца. Примерно через пять миллиардов лет Солнце достигнет конца основной последовательности своей жизни и израсходует весь водород в своем ядре.

Без процесса синтеза, противодействующего силе гравитации, ядро ​​со временем начнет сжиматься и уплотняться. При этом его температура повысится и в конечном итоге воспламенит оставшийся водород, находящийся вне ядра.

Этот новый источник топлива будет генерировать огромное количество энергии, которая вытолкнет внешние слои наружу, в результате чего Солнце увеличится в два-три раза по сравнению с текущим диаметром, превратив его в субгигантскую звезду.

Изображение с Земли, когда Солнце умирает примерно через 5 миллиардов лет © Детлев Ван Равенсвай/Science Photo Library

3. Фаза красного гиганта

По мере того, как поверхностные слои Солнца выталкиваются дальше, они будут продолжать улавливать тепло из плотного ядра, скрытого глубоко внутри этой постоянно расширяющейся оболочки, и звезда превратится в огромную светящуюся объект, называемый красным гигантом.

Больше похоже на это

Эти стареющие звезды могут достигать размеров, в 100–1000 раз превышающих размеры Солнца, а увеличение площади поверхности приведет к тому, что температура внешних слоев понизится примерно до 3000°C (поверхность Солнце сегодня около 5500°C). Более низкая температура означает, что эти звезды светятся в более красной части цветового спектра; отсюда и название «красный гигант».

По мере прохождения этого процесса Солнце выйдет за пределы орбит внутренних планет Меркурия и Венеры, полностью поглотив их, и может даже достичь орбитального пути Земли. Однако наша родная планета может быть не полностью уничтожена, так как во время этого расширения Солнце будет продолжать терять массу: по некоторым оценкам, в самом большом случае может остаться только 65-70 процентов.

Вследствие этого гравитационное притяжение ослабнет, и орбиты оставшихся планет Солнечной системы начнут дрейфовать наружу. Возможно, Земле удастся сбежать. Все это время ядро ​​Солнца будет становиться меньше и горячее, пока через 12 миллиардов лет после его образования не произойдет новая ядерная реакция.

• Можем ли мы существовать на Земле под красным гигантом?

4. Новый красный гигант

Ядро будет продолжать сжиматься до тех пор, пока температура не достигнет 100 миллионов °C — достаточно высокой температуры, чтобы зажечь гелий, образующийся при потреблении водорода, и преобразовать его в углерод и кислород. Поскольку плотное ядро ​​​​не сможет расшириться, чтобы обеспечить это увеличение выходной энергии, гелий будет гореть с интенсивной яростью, вызывая краткий взрыв, известный как «гелиевая вспышка». Это снизит плотность ядра и обеспечит временную стабильность, поскольку теперь гелий сможет гореть с более контролируемой скоростью.

Однако новый источник топлива скоро будет израсходован; всего 100 миллионов лет или около того. Поскольку гелий продолжает гореть, он будет генерировать яростную энергию, и, как и при горении водорода, это приведет к тому, что Солнце снова расширится во вторую фазу красного гиганта.

5. Планетарная туманность

Несмотря на все расширения и сжатия, потерю массы и расход топлива, жизненный цикл Солнца еще не завершен. Красный гигант будет продолжать преобразовывать гелий в углерод и кислород, но ядро ​​никогда не достигнет 600 миллионов градусов Цельсия, необходимых для воспламенения этого углерода, поэтому оно снова начнет сжиматься.

По мере того, как гелий израсходуется, внешние слои будут выталкиваться дальше и исчезать в космосе, так что примерно через 12,5 миллиардов лет после его образования останется половина массы Солнца. Расширяющиеся внешние слои будут освещаться горячим ядром внутри, создавая светящееся космическое облако, известное как «планетарная туманность».

Эти явления хорошо известны астрономам и типичны для стареющей звезды с массой нашего Солнца, но не имеют ничего общего с планетами. Их название просто результат их круглой, надутой формы.

6. Белый карлик

Когда внешние слои Солнца окончательно рассеялись, останется только горячее плотное ядро, известное как белый карлик. Эти объекты являются одними из самых плотных во Вселенной, но обычно они лишь немногим больше нашей планеты. Тем не менее, они могут достигать температуры более 100 000°C.

В центре туманности Южное Кольцо находится горячий плотный белый карлик. Когда она превратилась в белого карлика, звезда периодически выбрасывала массу — материальные оболочки, которые вы видите здесь. © НАСА/ЕКА/CSA/STScI

Большая часть тепла, выделявшегося в ядре в процессе старения Солнца, будет удерживаться внутри этого звездного остатка, и ему потребуются десятки или даже сотни миллиардов лет, чтобы он остыл.

7. Черный карлик

Остаток белого карлика в конце концов израсходует все оставшееся тепло и световую энергию и (возможно, через сотни миллиардов лет) перейдет в свою последнюю стадию: безжизненный черный карлик. В настоящее время черные карлики являются просто гипотезой, потому что Вселенная, возраст которой составляет 13,8 миллиарда лет, еще недостаточно стара, чтобы их создать, но считается, что это будет окончательная судьба нашего Солнца.

Чтобы сделать историю еще более трагичной, малая масса нашей когда-то могущественной звезды утратила большую часть своего гравитационного притяжения, в результате чего планеты дрейфовали дальше, превратившись в замерзшие обугленные камни.

Но поскольку остатки нашей Солнечной системы исчезают в космосе, частицы нашего собственного мертвого Солнца могут слиться и начать процесс звездообразования заново. Это может привести к образованию планет с каменистыми телами, атмосферой и жидкой водой, подготовленными для новой жизни.