Solens fortid og fremtid

Ved at identificere stjerner med lignende masse og sammensætning kan astronomer se, hvordan vores sol kommer til at udvikle sig i fremtiden. Al ære går til ESA's star mapping Gaia mission.

Databasen fra Gaias tredje store dataudgivelse (DR3) afslørede de iboende egenskaber af hundreder af millioner af stjerner, herunder hvor varme de er, hvor store de er, og hvilke masser de indeholder.

På det tidspunkt fokuserede astronomer på at kategorisere udseendet af "spektrale linjer". Disse sorte linjer kan ses i den prismedelte regnbue af farver, der stammer fra en stjerne. 

Stjernerne blev arrangeret i en spektral klassificeringssekvens baseret på intensiteten af ​​disse spektrallinjer. Stjernernes temperatur blev senere opdaget at være direkte korreleret med dette arrangement. En særskilt klassifikation blev oprettet baseret på bredden af ​​specifikke spektrallinjer. Dette viste sig til sidst at være forbundet med en stjernes glans og alder.

Disse to karakteristika kan forbindes til at plotte hver stjerne i Universe på et enkelt diagram. Det er blevet kendt som Hertzsprung-Russell (HR) diagrammet og er en af ​​grundpillerne i astrofysikken. Et HR-diagram viser en stjernes iboende lysstyrke i forhold til dens effektive overfladetemperatur. Ved at gøre dette demonstrerer det, hvordan stjerner ændrer sig i løbet af deres lange liv.

Mens stjernens masse ændrer sig relativt lidt i løbet af dens levetid, varierer stjernens temperatur og størrelse betydeligt, efterhånden som den ældes. Disse ændringer er drevet af den type kernefusionsreaktioner, der forekommer inde i ledningen på det tidspunkt.

Astronomer finkæmmede dataene på udkig efter de mest nøjagtige stjerneobservationer, som rumfartøjet kunne tilbyde.

Orlagh Creevey, Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrig, sagde, "Vi ønskede at have en ren prøve af stjerner med højpræcisionsmålinger."

De fokuserede hovedsageligt på stjerner med overfladetemperaturer på mellem 3000K og 10K, fordi disse er de længstlevende stjerner i Galaxy og dermed kan afsløre Mælkevejens historie. Derudover er disse stjerner lovende kandidater til at finde exoplaneter, fordi de stort set ligner Solen, som har en overfladetemperatur på 6000K.

Dernæst filtrerede astronomer prøven kun for at vise de stjerner med samme masse og kemiske sammensætning som Sol. Da de tillod alderen at være anderledes, endte de stjerner, de valgte, med at spore en linje på tværs af HR-diagrammet, der repræsenterede vores sols udvikling fra dens fortid til dens fremtid. Det afslørede, hvordan vores stjerne ville variere sin temperatur og lysstyrke, efterhånden som den ældes.

Det er tydeligt ud fra denne analyse, at vores sol vil opnå sin højeste temperatur ved omkring 8 milliarder år gammel, hvorefter den vil afkøle og forstørre og blive til en rød kæmpestjerne omkring 10-11 milliarder år gammel. Efter dette stadie vil Solen nærme sig slutningen af ​​sin eksistens, når den til sidst forvandler sig til en dæmpning hvid dværg.

Orlagh sagde, "At finde stjerner, der ligner Solen, er afgørende for at forstå, hvordan vi passer ind i det bredere univers. Hvis vi ikke forstår vores egen sol – og der er mange ting, vi ikke ved om den – hvordan kan vi forvente at forstå alle de andre stjerner, der udgør vores vidunderlige galakse.”

"Det er en kilde til en vis ironi, at Solen er vores nærmeste, mest studerede stjerne, men dens nærhed tvinger os til at studere den med helt andre teleskoper og instrumenter end dem, vi bruger til at se på resten af ​​stjernerne. Dette skyldes, at Solen er så meget lysere end de andre stjerner. Vi kan bygge bro over dette observationsgab ved at identificere stjerner, der ligner Solen, men denne gang med samme alder."

Forskere identificerede solanaloger i Gaia-dataene ved at lede efter stjerner med temperaturer, overfladetyngdekraft, sammensætning, masser og radier, der alle ligner den nuværende Sol. De fandt 5863 stjerner, der matchede deres kriterier.

Gaia har nu lavet mållisten, så andre kan grave dybere ned i dem. De vil blandt andet vide, om alle solanaloger har planetsystemer, der kan sammenlignes med vores eget. Drejer alle solanaloger med samme hastighed som Solen?

Orlagh sagde, "Med datafrigivelse 3 har Gaias ekstremt nøjagtige instrumentering gjort det muligt at bestemme stjerneparametrene for flere stjerner mere præcist end nogensinde før. Og den nøjagtighed vil give anledning til mange andre undersøgelser. For eksempel kan det hjælpe at kende stjerner mere præcist, når man studerer galakser, hvis lys er sammenlægningen af ​​milliarder af individuelle stjerner".

"Gaia-missionen har berørt overalt i astrofysikken."

"Så, næsten helt sikkert, vil det ikke kun være Solens fortid og fremtid, som dette arbejde hjælper med at belyse."