איך ומתי מערכת השמש תמות

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

יש לנו עוד קצת זמן, בערך 5-7 מיליארד שנים.

בעבר, שני ירחים הסתובבו סביב כדור הארץ, ולאחר מכן התמזגו יחדיו. טיטאן, הלוויין של שבתאי, הוא אנלוגי אידיאלי לכוכב הלכת שלנו, אולי יש לו חיים. והאסטרואידים שנמצאים בין צדק לפלוטו, מסיבה כלשהי, נקראים "קנטאורים". אתה יכול ללמוד על עובדות אלו ואחרות על החלל מהספר "כאשר לכדור הארץ היו שני ירחים. כוכבי לכת קניבלים, ענקי קרח, שביטי בוץ ואורות אחרים של שמי הלילה ", אשר פורסם לאחרונה על ידי הוצאת הספרים "אלפינה ספרותית".

היוצר של טיול מרתק אל ההיסטוריה של מערכת השמש הוא אריק אספוג, מדען ואסטרונום פלנטרי אמריקאי. המחבר לא רק עובד במעבדה לחקר כוכבי לכת וירח בטוסון, אלא גם משתתף באופן פעיל במשלחות של נאס א. למשל, משימת גלילאו, שחקרה את צדק וירחיו. Lifehacker מפרסם קטע מתוך הפרק הראשון של עבודתו של המדען.

כמו מנוע בעירה פנימית שלפעמים מתלקח כאשר הקור התחיל, השמש הצעירה חוותה התפרצויות לא סדירות של פעילות גבוהה במשך מיליוני השנים הראשונות. כוכבים העוברים בשלב התפתחותי זה נקראים כוכבי T Tauri על שם כוכב פעיל שנחקר היטב בקבוצת הכוכבים המקבילה. לאחר שעברו את שלב חבלי הלידה, הכוכבים מצייתים בסופו של דבר לכלל שלפיו הכבדים והבהירים שבהם הופכים לכחולים, ענקיים וחמים מאוד, בעוד שהקטנים ביותר הופכים לאדומים, קרירים ומשעממים.

אם אתה מתווה את כל הכוכבים הידועים על גרף, עם כוכבים כחולים בצד שמאל, כוכבים אדומים בצד ימין, עמומים בתחתית ובהירים בחלק העליון, הם בדרך כלל יסתדרו לאורך קו העובר משמאל למעלה פינה לפינה הימנית התחתונה. הקו הזה נקרא הרצף הראשי, והשמש הצהובה נמצאת ממש באמצעו. כמו כן, לרצף הראשי יש חריגים רבים, כמו גם שלוחות, שבהן שוכנים כוכבים צעירים שטרם התפתחו לרצף הראשי, וכוכבים ותיקים שכבר עזבו אותו.

השמש, כוכב רגיל מאוד, פולטת את החום והאור שלה בעוצמה כמעט קבועה במשך 4.5 מיליארד שנים. הוא לא קטן כמו גמדים אדומים, שנשרפים בצורה חסכונית ביותר. אבל לא כל כך גדול שיישרף בעוד 10 מיליון שנה, כפי שקורה בענקים כחולים שהופכים לסופרנובות.

השמש שלנו היא כוכב טוב, ועדיין יש לנו מספיק דלק במיכל שלנו.

עוצמת הארה שלו עולה בהדרגה, לאחר שעלתה בכרבע מאז הקמתו, מה שהזיז אותו מעט לאורך הרצף הראשי, אך לא תציגו טענות אחרות כלפיו. כמובן, מעת לעת אנו נתקלים בפליטות מסה עטרה, כאשר השמש פולטת בועה מגנו-אלקטרית ורוחצת את כוכב הלכת שלנו בזרמי קרינה. למרבה האירוניה, כיום, הרשת המלאכותית שלנו פגיעה ביותר להשפעה של פליטת מסה עטרה, מכיוון דופק אלקטרומגנטי הקשור לאירוע זה עלול לשבש את פעולתם של חלקים גדולים ברשת החשמל לתקופה של מספר שבועות עד שנתיים. בשנת 1859, פליטת העטרה הגדולה ביותר בהיסטוריה המודרנית גרמה לניצוצות במשרדי טלגרף וזוהר אורורה בוריאליס מפואר. ב-2013, חברת הביטוח הלונדונית לויד'ס העריכה שהנזק מפליטת עטרה כזו בארצות הברית המודרנית ינוע בין 0.6 ל-2.6 טריליון דולר. … אבל בהשוואה למה שקורה במערכות פלנטריות אחרות, פעילות זו אינה מזיקה לחלוטין.

אבל זה לא תמיד יהיה כך. בעוד כ-5-7 מיליארד שנים תתחיל עבורנו "דמדומי האלים", המהומה האחרונה, שבמהלכה כוכבי הלכת יעזבו את מסלוליהם.לאחר עזיבת הרצף הראשי, השמש תהפוך לענק אדום ובעוד כמה מיליוני שנים תבלע את מרקורי, נוגה ואולי את כדור הארץ. ואז הוא יתכווץ, ויזרוק מחצית מהמסה שלו לחלל. אסטרונומים מכוכבים שכנים יוכלו לצפות בשמיהם במעטפת "חדשה" מתרחבת של גז נוצץ שתיעלם בעוד כמה אלפי שנים.

השמש לא תחזיק עוד את ענן אורט החיצוני, שגופו ילך לשוטט בחלל הבין-כוכבי כמו רוחות רפאים קוסמיות. מה שנותר מהכוכב יתכווץ עד שיהפוך לננס לבן, גוף צפוף במיוחד שזורח באור לבן מאנרגיה הכבידה שלו - בקושי חי אבל בהיר, בגודל כדור הארץ, אבל כבד פי מיליארד. אנו מאמינים שזהו גורלה של מערכת השמש שלנו, בין השאר משום שהשמש היא כוכב רגיל, ואנו רואים דוגמאות רבות לכוכבים כאלה בשלבי אבולוציה שונים, ובחלקו משום שההבנה התיאורטית שלנו לגבי תהליכים כאלה קפצה קדימה. עולה בקנה אחד עם תוצאות התצפיות.

לאחר שתסתיים התפשטות הענק האדום והשמש תהפוך לננס לבן, כוכבי לכת, אסטרואידים ושאר שרידים ממערכת השמש הפנימית יתחילו ליפול עליו בספירלה - תחילה עקב האטה בגז, ולאחר מכן בשל פעולת כוחות גאות ושפל - עד לשרידי העל הצפופים הכוכבים לא יפוצצו את כוכבי הלכת לגזרים בזה אחר זה. בסופו של דבר, תהיה דיסקה של חומרים דמויי כדור הארץ, המורכבת בעיקר מהמעטפות הנתלשות של כדור הארץ ונוגה, שתתגלגל מטה אל הכוכב ההרוס.

זו לא רק פנטזיה: אסטרונומים רואים את התמונה הזו במדדים הספקטרוסקופיים של כמה "גמדים לבנים מזוהמים" שכנים, שבהם היסודות היוצרים סלע - מגנזיום, ברזל, סיליקון, חמצן - נמצאים באטמוספירה של הכוכב בכמויות התואמות את הרכב מינרלים ממעמד הסיליקט, כגון אוליבין. זוהי התזכורת האחרונה לכוכבי הלכת דמויי כדור הארץ מהעבר.

***

לכוכבי לכת שנוצרים סביב כוכבים שגדולים בהרבה מהשמש יהיה גורל פחות מעניין. כוכבים עצומים בוערים בטמפרטורות של מאות מיליוני מעלות, וצורכים מימן, הליום, פחמן, חנקן, חמצן וסיליקון בהיתוך אלים. תוצרי התגובות הללו הופכים ליסודות כבדים יותר ויותר עד שהכוכב מגיע למצב קריטי ומתפוצץ כמו סופרנובה, מפזר את חלקו הפנימי בקוטר של כמה שנות אור ובמקביל יוצר כמעט את כל היסודות הכבדים. שאלת עתידה של המערכת הפלנטרית, שיכולה הייתה להיווצר סביבה, הופכת לשאלה רטורית.

כעת כל העיניים נשואות אל Betelgeuse, כוכב בהיר שיוצר את הכתף השמאלית של קבוצת הכוכבים אוריון. הוא נמצא במרחק של 600 שנות אור מכדור הארץ, כלומר הוא לא רחוק מדי, אבל למרבה המזל, לא בין השכנים הקרובים ביותר שלנו. המסה של בטלגאוס היא פי שמונה מזו של השמש, ולפי מודלים אבולוציוניים היא בת כ-10 מיליון שנים.

תוך מספר שבועות, הפיצוץ של הכוכב הזה יהיה דומה בבהירותו לזוהר הירח, ואז הוא יתחיל לדעוך; אם זה לא הרשים אותך, אז זכור שממרחק של יחידה אסטרונומית אחת זה כמו לראות פצצת מימן מתפוצצת בחצר סמוכה. במהלך הזמן הגיאולוגי, סופרנובות התפוצצו הרבה יותר קרוב לכדור הארץ, מקרינות את כוכב הלכת שלנו ולפעמים מובילות להכחדות המוניות בו, אבל אף אחד מהכוכבים הקרובים אלינו ביותר לא עומד להתפוצץ כעת.

"אזור הפגיעה" עבור סוג זה של סופרנובה הוא בין 25 ל-50 שנות אור, כך שבטלג'וז לא מהווה איום עלינו.

מכיוון שהוא קרוב יחסית ובעל גודל עצום, הכוכב הזה הוא הראשון שהצלחנו לראות בפירוט דרך טלסקופ.למרות שאיכות התמונות ירודה, הם מראים כי Betelgeuse הוא כדורית לא סדירה בצורה מוזרה, הדומה לבלון שהתרוקן חלקית, שעושה סיבוב אחד על צירו ב-30 שנה. אנו רואים פלומה ענקית או עיוות מאת פייר Kervella וחב', "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), הנגרם אולי מחוסר איזון תרמי גלובלי. נראה שהיא באמת מוכנה להתפוצץ בכל רגע. אבל, למען האמת, כדי שלכל אחד מאיתנו תהיה הזדמנות לראות את האור של האירוע הזה, בטלגוז היה צריך לעוף לגזרים בימי קפלר ושייקספיר.

כאשר כוכב ענק מתפוצץ, דלתות המטבח הכימי שלו מתפוצצות מהצירים שלהן. אפר ממוקד תרמו-גרעיני מתפזר לכל הכיוונים, כך שהליום, פחמן, חנקן, חמצן, סיליקון, מגנזיום, ברזל, ניקל ומוצרי היתוך אחרים מתפשטים במהירות של מאות קילומטרים בשנייה. במהלך התנועה, גרעיני אטום אלה, המגיעים למסה מרבית של 60 יחידות אטומיות, מופגזים באופן מסיבי על ידי זרם של נויטרונים עתירי אנרגיה (חלקיקים שווים במסה לפרוטונים, אך ללא מטען חשמלי) הנובעים מליבת הכוכבים הקורסת..

מדי פעם, נויטרון, המתנגש בגרעין של אטום, מתחבר אליו; כתוצאה מכל זה, פיצוץ סופרנובה מלווה בסינתזה מהירה של יסודות מורכבים יותר הנחשבים נחוצים לקיומם של חיים, כמו גם רדיואקטיביים רבים. לחלק מהאיזוטופים הללו יש זמן מחצית חיים של שניות בלבד, אחרים, כגון ⁶⁰Fe ו ²⁶אל, דעיכה בערך במיליון השנים שלקח לה היווצרות של הערפילית הפרוטופלנטרית שלנו, והשלישית, נניח ²³⁸U, יש עוד דרך ארוכה: הם מספקים חימום גיאולוגי למיליארדי שנים. הכתב-על מתאים למספר הכולל של הפרוטונים והנייטרונים בגרעין - זה נקרא מסה אטומית.

זה מה שקורה כאשר Betelgeuse מתפוצץ. תוך שנייה, הליבה שלו תתכווץ לגודל של כוכב נויטרונים - עצם צפוף עד כדי משקל של כפית מהחומר שלו מיליארד טון - ואולי תהפוך לחור שחור. באותו רגע, Betelgeuse יתפרץ בערך 10⁵⁷ ניטרינו, שנושאים אנרגיה כל כך מהר שגל ההלם יקרע את הכוכב.

זה יהיה כמו פיצוץ של פצצת אטום, אבל טריליוני פעמים חזק יותר.

עבור משקיפים מכדור הארץ, הבהירות של Betelgeuse תגדל במשך מספר ימים עד שהכוכב יציף את חלקו בשמיים באור. במהלך השבועות הקרובים הוא יתפוגג, ואז יתגנב לתוך הערפילית הזוהרת של ענן גז, המוקרן על ידי מפלצת קומפקטית במרכזו.

סופרנובות מחווירות בהשוואה לפיצוצים הקילוניים, המתרחשים כאשר שני כוכבי נויטרונים נופלים למלכודת המשיכה ההדדית ומתגלגלים להתנגשות אולי בזכות הקילונובים הופיעו בחלל יסודות כבדים יותר כמו זהב ומוליבדן. … שני הגופים האלה כבר צפופים בצורה בלתי נתפסת - לכל אחד יש מסה של השמש, ארוז בנפח של אסטרואיד באורך 10 קילומטרים - כך שהמיזוג שלהם גורם לגלי כבידה, אדוות במבנה החלל והזמן.

גלי כבידה חזויים ארוכים נרשמו לראשונה ב-2015 עם מכשיר בשווי מיליארד דולר בשם LIGO גל הכבידה הראשון תועד על ידי מצפה הכבידה ה-Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) בספטמבר 2015. מיזוג של שני חורים שחורים במרחק של 1.3 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory"). מאוחר יותר, ב-2017, הגיע גל הכבידה בהפרש של 1.7 שניות עם פרץ של קרינת גמא שתועד על ידי מכשיר אחר לגמרי - כמו ברק והבזק של ברק.

מדהים שגלי כבידה ואלקטרומגנטיים (כלומר, פוטונים) נעו בחלל ובזמן במשך מיליארדי שנים, ונראה שהם בלתי תלויים לחלוטין זה בזה (כוח הכבידה והאור הם דברים שונים), אבל בכל זאת הגיעו ל- אותו זמן. אולי זו תופעה טריוויאלית או צפויה, אבל עבורי באופן אישי, הסינכרוניות הזו של כוח המשיכה והאור מילאה את אחדות היקום במשמעות עמוקה. הפיצוץ של קילונובה לפני מיליארד שנים, לפני מיליארד שנות אור, נראה כמו צליל מרוחק של פעמון, שצליליו גורם לך להרגיש כמו מעולם לא קשר עם אלה שעשויים להתקיים אי שם במעמקי החלל. זה כמו להסתכל על הירח, לחשוב על יקיריכם ולזכור שגם הם רואים אותו.

אם אתה רוצה לדעת איך היקום נוצר, איפה עוד חיים יכולים להתקיים ומדוע כוכבי לכת כל כך שונים, הספר הזה בהחלט בשבילך. אריק אספוג מדבר בפירוט על העבר והעתיד של מערכת השמש והקוסמוס בכלל.

Alpina Non-Fiction מעניקה לקוראי Lifehacker הנחה של 15% על גרסת הנייר של When the Earth Had Two moons באמצעות קוד ההטבה TWOMOONS.