Το παρελθόν και το μέλλον του Ήλιου

Εντοπίζοντας αστέρια παρόμοιας μάζας και σύνθεσης, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν πώς θα εξελιχθεί ο Ήλιος μας στο μέλλον. Όλα τα εύσημα πηγαίνουν στο ESAχαρτογράφηση αστεριών της αποστολής Gaia.

Η βάση δεδομένων από Η τρίτη σημαντική ανακοίνωση δεδομένων της Gaia (DR3) αποκάλυψε τις εγγενείς ιδιότητες εκατοντάδων εκατομμυρίων άστρων, συμπεριλαμβανομένου του πόσο καυτά είναι, πόσο μεγάλα είναι και τι μάζες περιέχουν.

Εκείνη την εποχή, οι αστρονόμοι επικεντρώθηκαν στην κατηγοριοποίηση της εμφάνισης των «φασματικών γραμμών». Αυτές οι μαύρες γραμμές μπορούν να φανούν στο ουράνιο τόξο χρωμάτων που χωρίζεται σε πρίσματα που προκύπτει από ένα αστέρι. 

Τα αστέρια ήταν διατεταγμένα σε μια φασματική σειρά ταξινόμησης με βάση την ένταση αυτών των φασματικών γραμμών. Η θερμοκρασία των αστεριών αργότερα ανακαλύφθηκε ότι σχετίζεται άμεσα με αυτή τη διάταξη. Δημιουργήθηκε μια ξεχωριστή ταξινόμηση με βάση το πλάτος συγκεκριμένων φασματικών γραμμών. Αυτό τελικά βρέθηκε ότι συνδέεται με τη λάμψη και την ηλικία ενός αστεριού.

Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά μπορούν να συνδεθούν για να σχεδιάσουν κάθε αστέρι στο Σύμπαν σε ένα μόνο διάγραμμα. Έγινε γνωστό ως διάγραμμα Hertzsprung-Russell (HR) και είναι ένας από τους πυλώνες της αστροφυσικής. Ένα διάγραμμα HR εμφανίζει την εγγενή φωτεινότητα ενός αστεριού σε σχέση με την πραγματική θερμοκρασία της επιφάνειάς του. Κάνοντας αυτό, δείχνει πώς τα αστέρια αλλάζουν κατά τη διάρκεια της μακράς ζωής τους.

Ενώ η μάζα του αστεριού αλλάζει σχετικά λίγο κατά τη διάρκεια της ζωής του, η θερμοκρασία και το μέγεθος του αστέρα ποικίλλουν σημαντικά καθώς γερνάει. Αυτές οι αλλαγές οφείλονται στον τύπο των αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης που συμβαίνουν στο εσωτερικό του ηλεκτροδίου εκείνη τη στιγμή.

Οι αστρονόμοι χτένισαν τα δεδομένα αναζητώντας τις πιο ακριβείς αστρικές παρατηρήσεις που θα μπορούσε να προσφέρει το διαστημόπλοιο.

Ο Orlagh Creevey, Observatoire de la Côte d'Azur, Γαλλία, είπε, «Θέλαμε να έχουμε ένα καθαρό δείγμα αστεριών με μετρήσεις υψηλής ακρίβειας».

Επικεντρώθηκαν κυρίως σε αστέρια με επιφανειακές θερμοκρασίες μεταξύ 3000K και 10K επειδή αυτά είναι τα μακροβιότερα αστέρια στον γαλαξίας και ως εκ τούτου μπορεί να αποκαλύψει την ιστορία του Γαλαξία. Επιπλέον, αυτά τα αστέρια είναι πολλά υποσχόμενοι υποψήφιοι για την εύρεση εξωπλανητών, επειδή μοιάζουν σε μεγάλο βαθμό με τον Ήλιο, ο οποίος έχει θερμοκρασία επιφάνειας 6000Κ.

Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι φιλτράρουν το δείγμα μόνο για να δείξουν εκείνα τα αστέρια με την ίδια μάζα και χημική σύσταση με αυτά Κυρ.. Δεδομένου ότι επέτρεψαν να είναι διαφορετική η ηλικία, τα αστέρια που επέλεξαν κατέληξαν να χαράξουν μια γραμμή στο διάγραμμα HR που αντιπροσωπεύει την εξέλιξη του Ήλιου μας από το παρελθόν του στο μέλλον του. Αποκάλυψε πώς το αστέρι μας θα άλλαζε τη θερμοκρασία και τη φωτεινότητά του καθώς γερνάει.

Είναι προφανές από αυτή την ανάλυση ότι ο Ήλιος μας θα επιτύχει τη μέγιστη θερμοκρασία του σε ηλικία περίπου 8 δισεκατομμυρίων ετών, μετά την οποία θα ψυχθεί και θα μεγαλώσει, μετατρέποντας σε ένα κόκκινο γίγαντα αστέρι ηλικίας περίπου 10-11 δισεκατομμυρίων ετών. Μετά από αυτό το στάδιο, ο Ήλιος θα πλησιάσει στο τέλος της ύπαρξής του όταν τελικά μεταμορφωθεί σε αμυδρό άσπρος νάνος.

Ο Orlagh είπε, «Η εύρεση αστεριών παρόμοια με τον Ήλιο είναι απαραίτητη για να κατανοήσουμε πώς ταιριάζουμε στο ευρύτερο Σύμπαν. Αν δεν καταλαβαίνουμε τον δικό μας Ήλιο – και υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε γι’ αυτόν – πώς μπορούμε να περιμένουμε να κατανοήσουμε όλα τα άλλα αστέρια που συνθέτουν τον υπέροχο Γαλαξία μας».

«Είναι πηγή κάποιας ειρωνείας ότι ο Ήλιος είναι το πλησιέστερο, το πιο μελετημένο αστέρι μας, ωστόσο η γειτνίασή του μας αναγκάζει να τον μελετήσουμε με τελείως διαφορετικά τηλεσκόπια και όργανα από αυτά που χρησιμοποιούμε για να δούμε τα υπόλοιπα αστέρια. Αυτό συμβαίνει επειδή ο Ήλιος είναι πολύ πιο φωτεινός από τα άλλα αστέρια. Μπορούμε να γεφυρώσουμε αυτό το παρατηρητικό χάσμα εντοπίζοντας παρόμοια αστέρια με τον Ήλιο, αλλά αυτή τη φορά με παρόμοιες ηλικίες».

Οι επιστήμονες εντόπισαν ηλιακά ανάλογα στα δεδομένα της Γαίας αναζητώντας αστέρια με θερμοκρασίες, επιφανειακή βαρύτητα, συνθέσεις, μάζες και ακτίνες που είναι όλα παρόμοια με τον σημερινό Ήλιο. Βρήκαν 5863 αστέρια που ταιριάζουν με τα κριτήριά τους.

Η Gaia έχει πλέον δημιουργήσει τη λίστα στόχων, επιτρέποντας σε άλλους να εμβαθύνουν σε αυτούς. Θέλουν να μάθουν, μεταξύ άλλων, εάν όλα τα ηλιακά ανάλογα έχουν πλανητικά συστήματα που είναι συγκρίσιμα με τα δικά μας. Όλα τα ηλιακά ανάλογα περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα με τον Ήλιο;

Ο Orlagh είπε, «Με την απελευθέρωση δεδομένων 3, τα εξαιρετικά ακριβή όργανα της Γαίας επέτρεψαν τον προσδιορισμό των αστρικών παραμέτρων περισσότερων αστεριών με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ. Και αυτή η ακρίβεια θα κυματιστεί σε πολλές άλλες μελέτες, για παράδειγμα, η ακριβέστερη γνώση των αστεριών μπορεί να βοηθήσει κατά τη μελέτη γαλαξιών, των οποίων το φως είναι η συνένωση δισεκατομμυρίων μεμονωμένα αστέρια. "

«Η αποστολή Gaia έχει αγγίξει παντού στην αστροφυσική».

«Έτσι, σχεδόν σίγουρα, δεν θα είναι μόνο το παρελθόν και το μέλλον του Ήλιου που αυτό το έργο βοηθά να φωτιστεί».