Saulės pabaiga

Helio blyksnis

Raudonos milžiniškos mūsų Saulės pabaigos pradžia įvyks labai staigiai. Kadangi helio „pelenai“ vis kaupiasi jos centre, didesnis jų dalelių kiekis virsta išskaidytais elektronais. Keistas paradoksas: net ir raudonos milžiniškos žvaigždės išoriniams sluoksniams plečiantis į didžiulį, bet menką debesį, jos vidinis branduolys traukiasi, kad suformuotų palaidotą baltąją nykštukę. Saulės branduolio temperatūra ir spaudimas padidės dešimt kartų nuo dabartinės jų vertės. Ir apytikriai po 1.2 bilijonų metų ji paliks pagrindinę seką, pasiekusi savo, kaip raudonos milžinės, šlovės viršūnę, Saulės helio branduolio centras taps pakankamai masyvus, tankus ir karštas, tada įvyks kai kas nuostabaus: kelių minučių laikotarpyje jis užsidegs ir sudegs.

Temperatūra branduolyje pakils iki maždaug 100 milijonų laipsnių, helis pradės lydytis į anglį, vykstant reakcijai, vadinamai trigubos- alfa procesas, kadangi jo metu trys helio branduoliai pavirsta į vieną anglies atomą. Tai sukelia didžiulį karštį. Tačiau, ne taip, kada Saulė buvo jauna ir jos branduolys buvo normalios būsenos, padidėjus karščiui elektronų išskaidytame helyje, tai nesukėlė plėtimosi ir šalčio. Kaip aš pastebėjau, aptardamas kvantinę mechaniką, elektronų išskaidyta medžiaga elgiasi labiau kaip skystys nei dujos, kai ją šildai: jos temperatūra greitai pakyla, bet neišsiplečia. Kitaip tariant, savireguliacijos mechanizmas, kuris palaiko pagrindinės sekos žvaigždes tokias stabilias (hidrostatinė pusiausvyra) yra išjungtas elektronų išskaidytose medžiagose. Jei padidinsite karštį baltajai nykštukei, ji tik taps karštesnė.

Kai taip įvyks, trigubos-alfa procesas bus išskirtinai priklausomas nuo aukštos temperatūros: dvigubai padidėjusi reakcijos temperatūra įtakoja ją vykti maždaug trilijoną kartų greičiau! Taigi, kadangi besilydantis helis kaitina branduolį, kuris negali išsiplėsti ar atvėsti, padidėjusi temperatūra sukelia milijonus kartų greitesnį helio lydymosi proceso pagreitėjimą, kuris labai greitai šildo branduolį dar labiau, o tai sukelia dar greitesnį helio lydymąsį, dar greitesnį...

Trumpai tariant, helio branduolio centras sprogsta. Maždaug 6% elektronų išskaidyto helio branduolio, kurio svoris dabar sudaro maždaug 40% saulės masės, išsilydo į anglį per kelias minutes. (Tai atitinka maždaug dešimties Žemės helio masių sudegimą per sekundę, jeigu jūs sekate rezultatą). Dėl akivaizdžių priežasčių, astronomai tai vadina helio blyksniu. Apytiksliai per tiek laiko, per kiek reikia paskrudinti duoną, blyksnis išskiria tiek energijos, kiek mūsų Saulė sukuria per 200 milijonų metų. Blyksnio aukštyje Saulės branduolys bus labai panašus į bendrą visų žvaigždžių švytėjimą Paukščių Tako galaktikoje! Galite įsivaizduoti, kad tokio masto gaisras turės didžiulį dramatišką poveikį raudonajai milžinei- tam tikru būdu tai ir vyksta, bet ne taip staigiai ar brutaliai, kaip jums gali atrodyti.

Taip yra todėl, kad mes linkę nuvertinti gravitaciją. Palyginus su bauginančia branduolinės ginkluotės galia, energija, kurią sukuria kelios numestos uolienos, nedaro labai didelio įspūdžio. Bet tiesą sakant, ypatingai tankių, ypatingai didelių masyvų gravitacinė energija yra stulbinanti- tai tik mūsų išankstinis nusistatymas, kylantis iš fakto, kad mes gyvename ant nemalonaus akmenuko, kuris nėra nei masyvus, nei tankus, kas verčia mus galvoti kitaip.

Galime paimti Žemę kaip pavyzdį didelio, tankaus objekto, net jeigu jo tankumas yra toks kaip cukraus vatos, palyginus su baltąja nykštuke. Kad Žemė padidėtų dvigubai- tai yra, padidinti Žemės masę prieš jos gravitaciją iki kol jos plotas padvigubės- reikia, kad visa saulės energija kristų ant Žemės paviršiaus (185,000,000,000 megavatų) kitus 13 milijonų metų!

Per helio blyksnį žvaidžės išskaidytas branduolys yra kaitinamas taip intensyviai, kad galiausiai jis „išgaruoja“, taip galima pasakyti. Taip yra, kad individualus branduolys pradeda judėti taip greitai, kad jie gali išgaruoti ir išvengti to. Branduolys pavirsta atgal (įspūdingai tankus) į normalias dujas ir galingai išsiplečia. Didžiulė gravitacinė energija reikalinga išplėsti 100 000 Žemės masių iki išskaidymo ir padidinti kelis kartus jų originalią apimtį, yra lygi helio blyksnio energijos išskyrimui. Arba kitais žodžiais tariant, beveik visa blyksnio energija yra absorbuojama titaninio svorio kėlimo, reikalingo, kad iškelti branduolį iš jo baltosios nykštukės būsenos. Iš esmės jokia energija nepasiekia raudonosios milžinės paviršiaus ir tikrai, jei jūs stebėtumėte raudonąją milžinę plika akimi, kaip jos helio branduolys blykčioja, abejoju, kad jūs ką nors iš viso pastebėtumėte.

Taigi, pagal žmonių standartus, helio blyksnis yra nuviliantis dalykas, į kurį būtų galima žiūrėti. Tačiau, pagal galaktikos standartus, raudonoji milžinė buvo peršauta į širdį. Staigus branduolio išsiplėtimas sukelia tokį smarkų atšalimą, kad tai yra kažkas panašaus į Ledo amžiaus pradžią. Atšalimas staigiai veda prie daug mažesnio spaudimo vandenilį deginančiame apvalkale, kuris supa branduolį, ir taip pat prie katastrofiškai sumažėjusio energijos kiekio. Laikotarpiu, kuris prilygsta akimirkai palyginus su įprastu laikotarpiu, per kurį veikia žvaigždės (galbūt, mažiausiai 10 000 metų), raudonosios milžinės diametras ir apšvietimas nusmunka iki mažiau nei 2% jos įprastinės vertės. Žviagždėms mūsų Saulės masėje helio blyksnys įtakoja žlugimą į oranžiniai-geltonas žvaigždes, galbūt, dešimt kartų didesnes ir 40 kartų šviesesnes nei dabartines. Tai gana įdomu.

Saulės pabaiga

Paskutinius 140 milijonų metų Saulės gyvenimas bus labai komlikuotas. Po jos žlugimo, kaip parodyta, 1 paveiksle, Saulė atkurs save kaip žvaigždę su dvigubu energijos šaltiniu: ji turės tankų (bet ne elektronų išskaidytą) anglies-deguonies branduolį, kurį sups apvalkalas, kuriame helis sudega į anglį, o už jo bus dar vienas apvalkalas, kuriame vandenilis sudega į helį. (Branduolio deguonis yra sukuriama vykstant lėtam lydymuisi tarp anglies ir helio branduolio paviršiuje. Sunkesnėse žvaigždėse deguonis gali savo ruožtu susilieti su heliu ir pagaminti neoną.) Helio sintezė pagamina tik 9% daugiau energijos kilogramui nei vandenilio sintezė, taigi, Saulė ir toliau lieka pagrindiniu vandenilio reaktoriumi. 90% jos šviesos vis dar ateina iš degančio vandenilio.

Tačiau, helis, supantis branduolį, dabar vadovauja, kaip Saulė vystysis. Saulė, daugiau ar mažiau, kartoja tai, ką ji darė, būdama pagrindine sekos žvaigžde, išskyrus tai, kad dabar ji tai daro su anglies-helio mišiniu branduolyje, o ne su helio-vandenilio mišiniu. Kartais ji pasiekia panašų stabilumą ir išlaiko hidrostatinę pusiausvyrą savo naujame atgimime kaip oranžiniai-geltona „subgigantinė“ žvaigždė. Nors, žvaigždės šioje savo egzistavimo stadijoje, kartais vadinamos „helio pagrindine seka“. Iš trumpalaikės žmonių gyvenimo perspektyvos, subgigantinės žvaigždės atrodo gana ramios: gerai žinoma šviesi žvaigždė Arkturus, kurios šviesa buvo atskleista 1933 m. Čikagos pasaulinėje mugėje, ir yra tokia žvaigždė. Ji nepasikeitė jokiais išmatuojamais būdais nuo tada, kai buvo išrastas teleskopas.

Bet aukštos temeperatūros reikalingos, kad palaikyti helio degimą, tai reiškia, kad Saulė gali deginti helį tik vienu būdu: labai greitai. Karštas branduolys taip pat įtakoja greitą vandenilio degimą. Kai ji buvo normalioje pagrindinėje sekoje, Saulės šviesa maždaug devynis bilijonų metų buvo arti 1.0 lm, o vėliau pašviesėjo iki 2.7 lm. Helio pagrindinėje sekoje, Saulės šviesa pasieks 45 lm, kol vėliau pašviesės iki 110 lm. Ne tokia įspūdinga raudonoji milžinė, bet vistiek labai šviesi.

Kad palaikytų savo subgigantės gyvenimo būdą, Saulė privalo prasiskverbti pro degalus savo helio branduolyje 100 kartų greičiau negu, kad darė tai, kai turėjo originalų vandenilio branduolį. Tik po šimto milijonų metų helio pagrindinėje sekoje Saulė vėl pradės kilti iki raudonosios milžinės karalystės, ir tai vyks dėl tų pačių priežasčių, kaip ir anksčiau. Bet nėra jokio „anglies blyksnio“, prilygstančio helio blyksniui, kuris sustabdė Saulę pirmąjį kartą. Bet temperatūra ir spaudimas, reikalingi, kad sukeltų anglies-anglies lydymąsį, yra per aukšti, kad Saulė juos pasiektų, nesvarbu, kiek suspaustas bus jos branduolys, taigi anglis tik kaupiasi ir tampa tankesnė. Tendencija, kurią parodė Saulė, kai buvo raudonoji milžinė pirmą kartą, kai jos branduolys buvo susmulkintas į baltosios nykštukės tankius, kad net išorinių sluoksnių diametrai išsipūtė iki dešimčių milijonų kilometrų, yra nesustabdoma dabar. Saulė tampa raudonąja milžine, šį kartą su šviesos piku virš 3000 lm. Jos išoriniai sluoksniai pučiasi toliau ir toliau į išorę, anapus Jupiterio orbitos, net jei jos elektronų išskaidyto branduolio masė auga greitai ir tampa mažesnė bei retesnė.

Ir galiausiai, ateina diena, kai dvi dalys susijungia. Paskutinės žvaigždės dienos yra ypatingai komplikuotos, nes helio ir vandenilio degantys apvalkalai nedega vienodai. Karštesnis, greitesnis degantis helio apvalkalas linkęs lenktyniauti į išorę ir perimti degantį vandenilio apvalkalą, ir tada nelieka helio degimui, taigi helio apvalkalas išsivadėja. Bet milžiniška žvaigždė greitai pagamina dar helio, kuris tada susirenka ant baltosios nykštukės branduolio iki kol staiga užsiliepsnoja užgesęs helio degimas, tai kažkas panašaus į helio branduolio blyksnio kūdikio versiją. Helio užsidegimas sutrikdo (išjungia) vandenilio degimą trumpam laikui, štai kaip tai vyksta. Pačioje pabaigoje Saulė, tiesiogine šio žodžio prasme, Saulė kosės iki savo mirties, nes daugybė degalų užsidegimų ir užgesintų branduolinės sintezės gesinimų, prasiskverbs pro atmosferą.

Keturiais ar penkiais didžiuliais sprogimais, atskirtais maždaug 100 000 metų, išoriniai Saulės sluoksniai atsiskirs nuo branduolio ir bus visiškai nupūsti. Jie suformuos didžiulį, besiplečiantį apvalkalą aplink saulės sistemą ir judės į išorę, kad susijungtų su tarpžvaigždinėmis dujomis. Apytikriai 45% Saulės masės tokiu būdu išnyks. Likę 55% Saulės masės greitai susispaus į baltą-karštą, labai-tankų branduolį. Kažkam, kas žiūri į Saulę iš toli, gali pasirodyti, kad Saulė greitai keičia spalvą iš raudonos į baltą, pakilus aplink ją esančiam dujiniam skydui. (Dėl „greitai“, žinoma, aš turiu omeny, laiką, trunkantį tik kelis kartus ilgiau nei piramidžių amžius.)

Pažeidžiamas saulės spindulio branduolio paviršius bus labai karštas, mažiausiai 1700 000 K°, todėl jis spinduliuos daugiau rentgeno nei matoma šviesa. (Post raudonos milžinės žvaigždės yra karščiausios žinomos žvaigždės, išskyrus neutronų žvaigždes.) Jų šviesa žibės 4000 lm. Saulė bus tapusi tikros galaktinės svarbos radiacijos šaltiniu, jos energija apšvies aplink esančias dujas, kaip didžiulis neoninis ženklas. Tokie debesys vadinami planetų ūkais, klaidinantis pavadinimas, nes 18-ojo mažiaus astronomai vargiai galėjo juos matyti su to meto teleskopu ir jie manė, kad jie atrodo kaip planetos. Jie yra tarpe gražiausių vaizdų astronomijoje. Nuotrauka dešinėje vaizduoja ūką, pavadintą NGC 6751, jis yra vienas mano mėgstamiausių. Šviesus taškas centre yra post raudonosios milžinės motininė žvaigždė.

Nepaprasta, yra tokia žvaigždė, kuri gali būti matoma plika akimi taške, kur buvo nupūsti jos išoriniai sluoksniai. Tai yra Mira, „Nuostabioji“, pavadinta taip arabų astronomų viduramžiais, nes Mira klaidingai kinta per ilgį per maždaug 330 dienų nuo buvimo šviesiausia žvaigžde savo žvaigždyne (Cetus, Banginio žvaigždynas) iki visiško nematomumo. Mira yra vienintėlė klasikine prasme pavadinta žvaigždė, kurios negalima matyti didžiąją dalį laiko. Modernūs instrumentai atskleidžia, kad Mira yra kaip labai ilgas krepšys, pilnas ryškiai raudonų dujų, kurios netgi nėra artimos sferiškai ir kurios, pasiekusios 2000 K° temperatūrą, yra viena iš šalčiausių žinomų žvaigždžių. Jos atmosfera išgyvena sudėtingus bangavimus ir svyravimus, degant po juo esančiam branduoliui, kai jis spjaudosi ir dūsauja. Taigi, jos nepastovumas. Per niūrius 500 000 metų ar mažiau Mira taps planetos ūku.

Saulės atveju, be jos išorinių sluoksnių, teikiančių jai daugiau vandenilio, ji galėtų tik palaikyti puošnų savo ūko vaizdą kelis tūkstančius metų, vargu ar daugiau nei piršto spragtelėjimą pagal galaktikos standartus. Paskutinės kuro nuosėdos ant tankaus branduolio galiausiai sudegs ir pirmą kartą per dvylika bilijonų metų Saulė liausis gaminusi energiją. Ūkas išsisklaidys ir išnyks. Saulė tapo baltąją nykštuke, truputį didesne už Žemę, bet turės 200 000 kartų didesnę masę, ir ateinančius bilijonus metų ji tik lėtai vės.

Dėl jų milžiniško tankio užima daug laiko, kol baltosios nykštukės atvėsta, todėl net ne seniausia iš jų (netoli 12 bilijonų metų) ilgai užtruko, kol atvėso iki 5000 K°. Šias labai senas „baltąsias nykštukes“ galbūt tiksliau būtų vadinti „geltonai-baltomis“ nykštukėmis, tačiau bet kokiu atveju, Paukščių Take nėra jokių „juodųjų nykštukių“. Visos iš dešimties bilijonų ar panašiai baltųjų nykštukių žvaigždžių, kurias mūsų galaktika pagamino nuo Didžiojo sprogimo laikų, vis dar šviečia, tačiau blankiai.

Original article: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/end.html Check out best OSRS Account offers at Eldorado.gg marketplace for gamers.