چگونه و چه زمانی منظومه شمسی می میرد

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

ما هنوز کمی بیشتر زمان داریم، حدود 5-7 میلیارد سال.

پیش از این، دو قمر به دور زمین می چرخیدند که سپس با هم ادغام شدند. تیتان، ماهواره زحل، یک آنالوگ ایده آل سیاره ما است، ممکن است حیات داشته باشد. و سیارک هایی که بین مشتری و پلوتون هستند بنا به دلایلی "سنتور" نامیده می شوند. شما می توانید در مورد این و حقایق دیگر در مورد فضا از کتاب "وقتی زمین دو قمر داشت" بیاموزید. سیارات آدم‌خوار، غول‌های یخی، دنباله‌دارهای گلی و دیگر مظاهر آسمان شب» که اخیراً توسط انتشارات «آلپینا غیرداستانی» منتشر شده است.

خالق یک سفر شگفت انگیز در تاریخ منظومه شمسی اریک آسفوگ، سیاره شناس و ستاره شناس آمریکایی است. نویسنده نه تنها در آزمایشگاه مطالعه سیارات و ماه در توسان کار می کند، بلکه به طور فعال در اکتشافات ناسا شرکت می کند. به عنوان مثال، مأموریت گالیله که مشتری و قمرهای آن را مورد مطالعه قرار داد. Lifehacker گزیده ای از فصل اول کار این دانشمند را منتشر می کند.

خورشید جوان مانند یک موتور احتراق داخلی که گاهی اوقات با روشن شدن سرد دوباره شعله ور می شود، در چند میلیون سال اول انفجارهای نامنظم با فعالیت زیاد را تجربه کرد. ستارگانی که از این مرحله تکاملی عبور می‌کنند، ستاره‌های T Tauri نامیده می‌شوند که از یک ستاره فعال در صورت فلکی مربوطه به خوبی مطالعه شده است. ستارگان پس از گذراندن مرحله درد زایمان، سرانجام از این قانون پیروی می کنند که سنگین ترین و درخشان ترین آنها آبی، بزرگ و بسیار داغ می شوند، در حالی که کوچکترین آنها قرمز، خنک و کسل کننده می شوند.

اگر تمام ستارگان شناخته شده را روی یک نمودار رسم کنید، ستاره های آبی در سمت چپ، ستارگان قرمز در سمت راست، ستاره های کم نور در پایین و ستاره های درخشان در بالا، به طور کلی در امتداد یک خط از سمت چپ بالا قرار می گیرند. گوشه به گوشه پایین سمت راست. این خط را دنباله اصلی می نامند و خورشید زرد درست در وسط آن قرار دارد. همچنین، سکانس اصلی استثناهای زیادی دارد، و همچنین انشعابات، جایی که ستارگان جوانی که هنوز به دنباله اصلی نرسیده‌اند، و ستاره‌های قدیمی که قبلاً آن را ترک کرده‌اند، ساکن هستند.

خورشید، یک ستاره بسیار معمولی، گرما و نور خود را با شدت تقریبا ثابتی برای 4.5 میلیارد سال ساطع می کند. به اندازه کوتوله های قرمز کوچک نیست که به شدت اقتصادی می سوزند. اما نه آنقدر بزرگ که در 10 میلیون سال بسوزد، مانند غول‌های آبی که به ابرنواختر تبدیل می‌شوند.

خورشید ما ستاره خوبی است و ما هنوز سوخت کافی در مخزن خود داریم.

درخشندگی آن به تدریج در حال افزایش است و از زمان شروع آن حدود یک چهارم افزایش یافته است که کمی آن را در امتداد دنباله اصلی جابجا کرده است، اما شما هیچ ادعای دیگری در مورد آن ارائه نخواهید داد. البته، گهگاه با پرتاب جرم تاجی مواجه می‌شویم، زمانی که خورشید یک حباب مغناطیسی الکتریکی به بیرون پرتاب می‌کند و سیاره ما را با جریان‌های تابش غوطه‌ور می‌کند. یک پالس الکترومغناطیسی مرتبط با این رویداد می تواند عملکرد بخش های بزرگی از شبکه برق را برای یک دوره از چند هفته تا دو سال مختل کند. در سال 1859، بزرگترین پرتاب تاج در تاریخ مدرن باعث جرقه هایی در دفاتر تلگراف و شفق های قطبی باشکوه شد. در سال 2013، شرکت بیمه لندنی لویدز برآورد کرد که خسارت ناشی از انتشار تاج در ایالات متحده مدرن از 0.6 تا 2.6 تریلیون دلار خواهد بود. … اما در مقایسه با آنچه در سایر منظومه های سیاره ای اتفاق می افتد، این فعالیت کاملا بی ضرر است.

اما همیشه اینطور نخواهد بود. در حدود 5-7 میلیارد سال دیگر، "گرگ و میش خدایان" برای ما آغاز می شود، آخرین آشفتگی، که طی آن سیارات از مدار خود خارج می شوند.پس از خروج از دنباله اصلی، خورشید به یک غول سرخ تبدیل می شود و در چند میلیون سال عطارد، زهره و احتمالاً زمین را می بلعد. سپس منقبض می شود و نیمی از جرم خود را به فضا پرتاب می کند. ستاره شناسان ستارگان همسایه قادر خواهند بود در آسمان خود پوسته ای از گاز درخشان "جدید" را مشاهده کنند که طی چند هزار سال ناپدید خواهد شد.

خورشید دیگر ابر اورت بیرونی را که اجساد آن به عنوان ارواح کیهانی در فضای بین ستاره‌ای سرگردان می‌شوند، نگه نمی‌دارد. آنچه از ستاره باقی می‌ماند منقبض می‌شود تا زمانی که به یک کوتوله سفید تبدیل شود، یک جسم بسیار متراکم که با نور سفید ناشی از انرژی گرانشی خود می‌درخشد - به سختی زنده اما درخشان، به اندازه زمین، اما یک میلیارد بار سنگین‌تر. ما معتقدیم که این سرنوشت منظومه شمسی ماست، تا حدی به این دلیل که خورشید یک ستاره معمولی است و نمونه‌های زیادی از چنین ستارگانی را در مراحل مختلف تکامل می‌بینیم، و تا حدی به این دلیل که درک نظری ما از چنین فرآیندهایی به جلو جهش کرده است. مطابقت خوبی با نتایج مشاهدات دارد.

پس از پایان انبساط غول سرخ و تبدیل شدن خورشید به یک کوتوله سفید، سیارات، سیارک ها و سایر بقایای منظومه شمسی داخلی به صورت مارپیچی بر روی آن می افتند - ابتدا به دلیل کاهش سرعت گاز و سپس به دلیل عمل نیروهای جزر و مدی - تا زمانی که بقایای فوق متراکم به وجود نیاید، ستارگان سیارات را یکی یکی تکه تکه نخواهند کرد. در پایان، دیسکی از مواد زمین مانند وجود خواهد داشت که عمدتاً از گوشته های پاره شده زمین و زهره تشکیل شده است که به سمت ستاره نابود شده مارپیچ می شوند.

این فقط یک خیال نیست: ستاره شناسان این تصویر را در شاخص های طیف سنجی چندین "کوتوله سفید آلوده" همسایه می بینند، جایی که عناصر تشکیل دهنده سنگ - منیزیم، آهن، سیلیکون، اکسیژن - در اتمسفر ستاره در مقادیری مطابق با ترکیب مواد معدنی از کلاس سیلیکات، مانند الیوین. این آخرین یادآوری سیارات مشابه زمین در گذشته است.

***

سیاراتی که در اطراف ستارگانی که بسیار بزرگتر از خورشید هستند تشکیل می شوند، سرنوشت جالب تری خواهند داشت. ستارگان عظیم در دمای صدها میلیون درجه می سوزند و هیدروژن، هلیوم، کربن، نیتروژن، اکسیژن و سیلیکون را در همجوشی شدید مصرف می کنند. محصولات این واکنش ها به طور فزاینده ای به عناصر سنگین تبدیل می شوند تا اینکه ستاره به حالت بحرانی می رسد و مانند یک ابرنواختر منفجر می شود و درون خود را به قطر چندین سال نوری پراکنده می کند و در همان زمان تقریباً همه عناصر سنگین را تشکیل می دهد. مسئله آینده منظومه سیاره‌ای که می‌توانست حول آن شکل بگیرد، به پرسشی بلاغی تبدیل می‌شود.

اکنون همه نگاه ها به Betelgeuse خیره شده است، ستاره درخشانی که شانه چپ صورت فلکی شکارچی را تشکیل می دهد. 600 سال نوری از زمین فاصله دارد، یعنی خیلی دور نیست، اما خوشبختانه در میان نزدیکترین همسایگان ما نیست. جرم بتلژوز هشت برابر خورشید است و طبق مدل های تکاملی، حدود 10 میلیون سال سن دارد.

در عرض چند هفته، انفجار این ستاره از نظر روشنایی با درخشش ماه قابل مقایسه خواهد بود و سپس شروع به محو شدن خواهد کرد. اگر این شما را تحت تأثیر قرار نداد، پس به خاطر داشته باشید که از فاصله 1 واحد نجومی مانند تماشای انفجار یک بمب هیدروژنی در حیاط نزدیک است. در طول زمان زمین‌شناسی، ابرنواخترها بسیار نزدیک‌تر به زمین منفجر شده‌اند، سیاره ما را تحت تابش قرار می‌دهند و گاهی منجر به انقراض دسته جمعی در آن می‌شوند، اما هیچ یک از ستارگان نزدیک به ما اکنون منفجر نمی‌شوند.

"منطقه برخورد" برای این نوع ابرنواختر بین 25 تا 50 سال نوری است، بنابراین Betelgeuse هیچ تهدیدی برای ما ندارد.

از آنجایی که نسبتا نزدیک است و اندازه ای غول پیکر دارد، این ستاره اولین ستاره ای است که توانستیم از طریق تلسکوپ با جزئیات آن را ببینیم.اگرچه کیفیت تصاویر ضعیف است، اما آنها نشان می‌دهند که Betelgeuse یک کروی به طرز عجیبی نامنظم است، شبیه یک بالون نیمه تخلیه شده که در عرض 30 سال یک دور در محور خود می‌چرخد. ما یک ستون بزرگ یا تغییر شکل توسط پیر کرولا و همکاران، "محیط ستاره‌ای نزدیک بتلگیز V. سرعت چرخش و ویژگی‌های پوشش مولکولی از ALMA،" Astronomy & Astrophysics 609 (2018) را می‌بینیم، که احتمالاً ناشی از گرمای جهانی است. به نظر می رسد که او واقعاً آماده است تا هر لحظه منفجر شود. اما، در حقیقت، برای اینکه هر یک از ما فرصتی برای دیدن نور این رویداد داشته باشیم، بتلژوز مجبور شد در روزگار کپلر و شکسپیر به تکه تکه شود.

هنگامی که یک ستاره عظیم منفجر می شود، درهای آشپزخانه شیمیایی آن از لولا منفجر می شود. خاکستر حاصل از یک کانون گرما هسته ای در همه جهات پراکنده می شود، به طوری که هلیوم، کربن، نیتروژن، اکسیژن، سیلیکون، منیزیم، آهن، نیکل و سایر محصولات همجوشی با سرعت صدها کیلومتر در ثانیه پخش می شوند. در جریان حرکت، این هسته‌های اتمی که به حداکثر جرم 60 واحد اتمی می‌رسند، توسط جریانی از نوترون‌های پرانرژی (ذراتی که جرم برابر با پروتون‌ها، اما بدون بار الکتریکی) از هسته ستاره‌ای در حال فروپاشی سرچشمه می‌گیرند، به شدت بمباران می‌شوند..

هر از گاهی، یک نوترون که با هسته یک اتم برخورد می کند، خود را به آن می چسباند. در نتیجه همه اینها، یک انفجار ابرنواختری با سنتز سریع عناصر پیچیده تری همراه است که برای وجود حیات ضروری تلقی می شوند و همچنین بسیاری از عناصر رادیواکتیو. برخی از این ایزوتوپ ها نیمه عمر تنها چند ثانیه دارند، برخی دیگر مانند ⁶⁰Fe و ²⁶آل، در حدود میلیون سالی که تشکیل سحابی پیش سیاره ای ما طول کشید، فروپاشی کرد، و سومین، می گویند ²³⁸U، راه طولانی در پیش است: آنها برای میلیاردها سال گرمایش زمین شناسی را فراهم می کنند.

این همان چیزی است که وقتی Betelgeuse منفجر می شود اتفاق می افتد. در یک ثانیه، هسته آن به اندازه یک ستاره نوترونی کوچک می شود - جسمی به قدری متراکم که یک قاشق چای خوری از ماده آن یک میلیارد تن وزن دارد - و احتمالاً تبدیل به یک سیاهچاله می شود. در همان لحظه، Betelgeuse حدود 10 فوران خواهد کرد⁵⁷ نوترینوها، که انرژی را چنان سریع می برند که موج ضربه ای ستاره را از هم می پاشد.

این مانند انفجار یک بمب اتمی خواهد بود، اما تریلیون ها بار قوی تر.

برای ناظران زمین، بتلژوز در طی چند روز درخشندگی خود را افزایش می دهد تا زمانی که ستاره بخشی از آسمان خود را با نور پر کند. در طی دو هفته آینده، محو می‌شود و سپس به درون سحابی درخشان یک ابر گازی که توسط یک هیولای فشرده در مرکز آن تابش می‌شود، خزش می‌کند.

ابرنواخترها در مقایسه با انفجارهای کیلویی، که وقتی دو ستاره نوترونی در دام جاذبه متقابل می‌افتند و مارپیچی می‌شوند، کم رنگ می‌شوند، شاید به لطف کیلونوف‌ها بود که عناصر سنگین‌تری مانند طلا و مولیبدن در فضا ظاهر شدند. … این دو جسم در حال حاضر به طرز غیرقابل تصوری چگال هستند - هر کدام جرم خورشید را دارند که به اندازه یک سیارک 10 کیلومتری جمع شده است - بنابراین ادغام آنها باعث ایجاد امواج گرانشی، موج هایی در ساختار فضا و زمان می شود.

امواج گرانشی پیش بینی شده طولانی اولین بار در سال 2015 با یک ابزار میلیارد دلاری به نام LIGO ثبت شد. اولین موج گرانشی توسط رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) در سپتامبر 2015 ثبت شد. ادغام دو سیاهچاله در فاصله 1.3. میلیارد سال نوری از زمین (رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری، "رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنجی لیزری"). بعداً، در سال 2017، موج گرانشی با اختلاف 1.7 ثانیه همراه با انفجار تابش گاما که توسط دستگاه کاملاً متفاوتی ثبت شد - مانند صاعقه و رعد و برق وارد شد.

شگفت انگیز است که امواج گرانشی و الکترومغناطیسی (یعنی فوتون ها) میلیاردها سال در فضا و زمان سفر کرده اند و به نظر می رسد که کاملاً مستقل از یکدیگر هستند (گرانش و نور چیزهای متفاوتی هستند) اما با این وجود به زمین رسیده اند. همان زمان. شاید این یک پدیده پیش پا افتاده یا قابل پیش بینی باشد، اما برای شخص من، این همزمانی گرانش و نور، وحدت جهان را با معنای عمیقی پر کرد. انفجار یک کیلونوا میلیاردها سال پیش، یک میلیارد سال نوری پیش، شبیه صدای زنگ دوردستی به نظر می‌رسد، صدایی که باعث می‌شود احساس کنید هرگز قبلاً با کسانی که ممکن است جایی در اعماق فضا وجود داشته باشند، ارتباط نداشته باشید. مثل این است که به ماه نگاه کنید، به عزیزانتان فکر کنید و به یاد بیاورید که آنها هم آن را می بینند.

اگر می‌خواهید بدانید که کیهان چگونه پدید آمده است، در کجای دیگر زندگی می‌تواند وجود داشته باشد و چرا سیارات اینقدر متفاوت هستند، این کتاب قطعاً برای شما مناسب است. اریک آسفوگ به تفصیل درباره گذشته و آینده منظومه شمسی و به طور کلی کیهان صحبت می کند.

Alpina Non-Fiction با استفاده از کد تبلیغاتی TWOMOONS به خوانندگان لایف هکر 15 درصد تخفیف روی نسخه کاغذی کتاب وقتی زمین دو ماه داشت می دهد.