سرنخ های جدید برای اینکه وقتی خورشید زمین را بخورد چه اتفاقی می افتد | مجله کوانتا

سرنوشت زمین بر روی یک سکه استوار است.

در 5 میلیارد سال، خورشید ما به یک ستاره غول سرخ تبدیل خواهد شد. گفته می‌شود که آیا زمین زنده می‌ماند، یک «سوال باز» است ملیندا سوارس-فورتادو، یک اخترفیزیکدان در دانشگاه ویسکانسین، مدیسون. مطمئنا، زمین می تواند توسط خورشید بلعیده شود و نابود شود. اما در برخی از سناریوها، زمین می گریزد و بیشتر به سمت منظومه شمسی رانده می شود.

اکنون، یک منظومه سیاره ای نزدیک سرنخ هایی از آینده کیهانی سیاره ما ارائه کرده است. در فاصله حدود 57 سال نوری از ما، چهار سیاره به دور ستاره ای شبیه به خورشید می چرخند که 10 میلیارد سال سن دارد - دو برابر خورشید، و در حال حاضر در مراحل پیشرفته زندگی خود است. استیون کینیک اخترفیزیکدان متخصص در سکونت پذیری سیاره ها در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، اخیراً آنچه ممکن است اتفاق بیفتد را الگوبرداری کرد به سیارات منظومه سالمندان، زمانی که ستاره در یک میلیارد سال به یک غول سرخ تبدیل می شود. او متوجه شد که بیشتر سیارات درونی غرق خواهند شد، اما بیرونی ترین سیاره شناخته شده، که مداری شبیه به سیاره زهره دارد، ممکن است زنده بماند.

سن بالای این ستاره، مدل‌سازی انبساط آن را آسان‌تر می‌کند و پیش‌بینی دقیق‌تری از آینده منظومه سیاره‌ای ما ارائه می‌دهد. گفت: "مقاله بسیار جالبی است." جاناتون زینک، اخترفیزیکدان در موسسه فناوری کالیفرنیا. «اگر بتوانیم [بیشتر] سیستم‌هایی را در مراحل مختلف تکامل ستاره‌ای پیدا کنیم، احتمالاً می‌توانیم آنچه را که [به وقوع می‌پیوندد] کنار هم بگذاریم.»

دنیاهای ترد

هنگامی که یک سیاره غرق می شود، مرگ می تواند سریع باشد. در سال 2022، ریکاردو یارزا، یک اخترفیزیکدان ستاره ای در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، شبیه سازی کرد چه اتفاقی می افتد وقتی یک غول سرخ سیاره ای را می بلعد. او دریافت که اگر سیاره به اندازه کافی نزدیک به ستاره شروع شود، مدار آن به سرعت از بین می رود. یارزا گفت که گاز موجود در جو ستاره باعث ایجاد نیروی کششی در سیاره می شود و "سیاره همچنان به عمق و عمق ستاره فرو می رود." در عرض چند صد سال، بیشتر سیارات نابود خواهند شد.

تا همین اواخر، این لحظات پایانی زندگی یک سیاره محکوم به فنا "هرگز به طور مستقیم مشاهده نشده بود." کیشالای د، ستاره شناس موسسه فناوری ماساچوست. اما در سال 2020، تیم De's مشاهده کردند که ستاره ای در فاصله 12,000 سال نوری از ما به طور موقت چند صد برابر درخشان تر شد. فلاش آنقدر کم نور بود که از ادغام با ستاره دیگری به وجود آمده بود. اما دی و همکارانش این شدت درستی بود که توسط یک وعده غذایی به اندازه یک سیاره تولید شد. گزارش در ماه می.

این تیم حدس زد که سیاره ای چند برابر بزرگتر از مشتری گرفتار شده است، زیرا ستاره 10 میلیارد ساله شروع به گسترش به یک غول سرخ کرده است. دی گفت: «این آینده منظومه شمسی ماست.

ستاره در حال تکامل ما

وقتی یک ستاره دنباله اصلی مانند خورشید ما - که ستاره نوع G یا کوتوله زرد نیز نامیده می شود - به پایان عمر خود می رسد، هیدروژن مورد نیاز برای تامین انرژی همجوشی هسته ای در هسته اش تمام می شود. همانطور که ستاره به منابع سوخت دیگر روی می آورد و جرم خود را از دست می دهد، هسته آن داغتر می شود و اتمسفر آن طی میلیون ها سال پف می کند. در نهایت، خورشید ما بیش از 200 برابر اندازه فعلی خود رشد خواهد کرد.

آن خورشید متورم، عطارد و احتمالاً زهره را می‌بلعد، قبل از اینکه به اندازه‌ای بزرگ شود که به مدار زمین نزدیک شود - فاصله‌ای که به عنوان یک واحد نجومی یا AU شناخته می‌شود. اما می تواند حتی بیشتر گسترش یابد. گفت: در برخی مدل ها آنتونینو لانزااخترشناس رصدخانه اخترفیزیکی کاتانیا در ایتالیا، "می تواند مریخ را ببلعد." او گفت که عدم قطعیت اصلی در این است که خورشید با افزایش سن چه مقدار جرم از دست خواهد داد. هرچه بیشتر ریزش کند، شعاع نهایی آن کوچکتر خواهد بود. او گفت: «این ضعیف شناخته شده است.

در حال حاضر، بهترین تخمین ما نشان می دهد که خورشید تا جایی بین 0.85 تا 1.5 AU رشد خواهد کرد. اما با از دست دادن جرم ستاره، کشش ضعیف گرانش مدار زمین را افزایش می دهد، به این معنی که سیاره ما می تواند از غرق شدن در امان بماند.

برای دیدن آینده زمین، ستاره شناسان به یک توپ کریستالی پر از سیستم های سیاره ای بیگانه روی می آورند. هدف آنها یافتن ستارگان خورشیدی است که به زودی به غول‌های قرمز تبدیل می‌شوند (یا به تازگی بالن شده‌اند).

به همین دلیل است که Rho Coronae Borealis، یک ستاره کوتوله زرد نزدیک که تصور می شود به پایان عمر آفتابی خود می رسد، توجه کین را به خود جلب کرد. سه سیاره از چهار سیاره شناخته شده آن نزدیک به ستاره، در مسیر ناهید به دور خورشید ما می چرخند. بیرونی ترین سیاره، با یک سال به مدت 282 روز، از نظر مداری مشابه زهره است.

تحلیل کین، ماه گذشته منتشر شد، نشان می دهد که ستاره در حال رشد سه سیاره درونی را در بر خواهد گرفت. درونی‌ترین آن جهان‌ها که تصور می‌شود سنگی است و تقریباً چهار برابر زمین جرم دارد، ظرف چند صد سال تبخیر می‌شود. کین گفت: «پلاسما سیاره را فوق‌گرم می‌کند و باعث می‌شود که اساساً تجزیه شود. "حتی سنگ های روی سطح هم ذوب می شوند." دنیای بعدی، یک غول گازی به جرم مشتری، آنقدر بزرگ است که به جای تبخیر، به سمت داخل مارپیچی می‌چرخد و توسط گرانش ستاره از هم جدا می‌شود. سیاره سوم، یک جهان کوچکتر با جرم نپتون، احتمالاً نیز غرق شده و تبخیر خواهد شد.

اما بیرونی‌ترین سیاره - همچنین به جرم نپتون - ممکن است زنده بماند. همانطور که ستاره منبسط می شود، به طور موقت سیاره را برای چندین هزار سال در بر خواهد گرفت. در طول این مدت، دمای شدید سطح سیاره را کباب می کند، اما خود سیاره باید زنده بماند زیرا جو ستاره در این فاصله خیلی متراکم نیست. سپس ستاره یک بار دیگر منقبض و منبسط می شود و دوباره سیاره را برای چندین هزار سال در بر می گیرد. اگر این سیاره بتواند مانند موش گربه سانان از بازی کردن با آن جان سالم به در ببرد، می تواند با کوچک شدن ستاره برای آخرین بار از جو بیرون بیاید. کین گفت: «بنابراین در انتها فرصتی برای فرار دارد.

به عنوان مثال، کین در مورد شانس های سیاره و آنچه ممکن است برای جهان ما معنی داشته باشد، خوش بین است. او گفت: "من گمان می کنم که زمین به سمت بیرون حرکت کند و زنده بماند."

فرار بزرگ

اگر سیاره ای بتواند از غرق شدن در امان بماند، شانس آن برای زندگی طولانی تر امیدوارکننده است. هنگامی که ستاره ای مانند خورشید ما به یک غول قرمز منبسط می شود و لایه های بیرونی خود را می ریزد، در نهایت تنها چیزی که باقی می ماند یک جسد ستاره ای متراکم و داغ به نام کوتوله سفید است. این اجرام به اندازه نیمی از جرم ستاره اصلی را در خود جای داده است که در ناحیه ای به اندازه زمین جمع شده است. آنها باید برای تریلیون ها سال به سوختن ادامه دهند.

در دو دهه گذشته، دانشمندان یک مشتی سیاره فراخورشیدی گفت: در حال گردش به دور کوتوله های سفید مری آن لیمباخ، دانشمند سیارات فراخورشیدی در دانشگاه میشیگان. این سیارات از مرحله غول سرخ ستاره خود جان سالم به در بردند، اگرچه دقیقاً مشخص نیست که چگونه. برخی از جهان‌ها - که تمایل دارند غول‌های گازی بزرگ‌تر باشند - احتمالاً آن‌قدر دور از ستاره‌شان بوده‌اند که نمی‌توان آن‌ها را بلعید، در حالی که برخی دیگر ممکن است با خفه شدن و پف کردن ستاره به بیرون رانده شده باشند. (اخترشناسان همچنین شواهدی را دیده اند که برخی از سیارات وجود داشته اند نه خیلی خوش شانس در شکل کوتوله های سفید آلودهرصدهای در حال انجام توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) انتظار می‌رود ده‌ها سیاره فراخورشیدی دیگر را که به دور کوتوله‌های سفید می‌چرخند، نشان دهند.

لیمباخ که رهبری برخی از مشاهدات کوتوله سفید JWST را بر عهده دارد، گفت: هر چقدر هم که غیرعادی به نظر برسند، این منظومه های سیاره ای همچنان می توانند قابل سکونت باشند. او گفت: "مکانی در اطراف یک کوتوله سفید وجود دارد که می توانید آب مایع را در سطح یک سیاره دریافت کنید." اما "این یک محیط بسیار چالش برانگیز است."

مشاهدات بیشتر منظومه‌های خورشیدی تکامل‌یافته و مدل‌های بیشتری مانند کین می‌تواند بینش بیشتری از سرنوشت خودمان ارائه دهد. در حال حاضر، مرگ سیاره ما یک تاس به دور از قطعیت است. ممکن است انسان‌ها مدت‌هاست که از سطح زمین رفته باشند، اما هر کسی که 5 میلیارد سال بعد به سمت ما نگاه کند، ممکن است سیاره ما را در حال بیرون کشیدن نفس‌های در حال مرگ خورشید ببیند - یا شاید در یک فلش نوری کوتاه ناپدید شود.

کوانتوم در حال انجام یک سری نظرسنجی برای ارائه خدمات بهتر به مخاطبانمان است. ما را بگیر نظرسنجی فیزیک خوان و شما برای برنده شدن رایگان وارد خواهید شد کوانتوم کالا