Ученые окончательно определились в том, как погибнет наше Солнце
Какие метаморфозы ожидают наше Солнце после гибели звезды? Ученые подготовили новое предсказание о том, каким будет конец нашего светила и как после этого будет выглядеть наша Солнечная система. К частью или к сожалению, человечество не сможет увидеть последние мгновения жизни звезды. Вымрет оно гораздо раньше, если, конечно, не переселится к тому моменту в какую-нибудь другую планетарную систему.
Согласно выводам более ранних исследований, наше Солнце должно превратить нашу систему в так называемую планетарную туманность – яркое облако из раскаленных газа и пыли, — однако последующие исследования говорили о том, что процесс гибели нашего светила будет более масштабным. В новой же статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи заявляют, что после смерти Солнца наша система действительно превратится в гигантский светящийся «пузырь» из пыли и газа, который просуществует в таком виде несколько тысяч лет, а затем исчезнет.
Многочисленные исследования и наблюдения показывают, что жизненный цикл звезд, сопоставимых по массе с Солнцем, составляет порядка 10 миллиардов лет. Текущий возраст Солнца — около 4,6 миллиарда лет. Другими словами, у нашего светила в запасе осталось около 5 миллиардов лет. Однако за это время, разумеется, произойдет немало интересных вещей.
Астрономы говорят, что примерно через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта. В этот момент ядро звезды уменьшится в размерах, в то время как ее внешние слои расширяться настолько, что достигнут орбиты Марса, поглотив нашу планету в ходе этого процесса. Разумеется, если к этому моменту планета все еще будет находиться на своем месте. Как и мы. Дело в том, что у человечества на Земле осталось всего около 1 миллиарда лет.
Проблема объясняется тем, что яркость нашего светила каждые миллиард лет возрастает примерно на 10 процентов. Кажется, что это совсем немного, но этого вполне достаточно, чтобы положить конец всей жизни на Земле. При таком повышении яркости океаны нашей планеты испарятся, поскольку поверхность станет слишком горячей, чтобы поддерживать формирование и удержание воды. В общем, нам всем придет конец. Опять же, если к этому моменту мы не подыщем какой-нибудь более подходящий мир для обитания или просто не вымрем.
В подобной судьбе светила сегодня никто не сомневается, однако ученые уже почти три десятка лет спорят о том, как будет выглядеть порожденная им планетарная туманность и будет ли она существовать вообще.
Выводы нескольких более ранних исследований говорили о том, что для формирования яркой планетарной туманности требуется наличие звезды по массе как минимум в два раза больше, чем у нашего Солнца.
Новая компьютерная модель, разработанная международной группой астрономов, показывает, что наше Солнце, как и 90 процентов остальных звезд, сперва ожидает переход в фазу красного гиганта. Затем, когда ядро, в котором постепенно прекратятся термоядерные реакции, остынет, звезда превратится в белого карлика. Его свет будут подогревать и подсвечивать окружающие облака газа, превращая их в яркое пятно на ночном небе других миров, и Солнечная система станет так называемой планетарной туманностью.
«При гибели звезда выбрасывает огромную массу газа и пыли – так называемую оболочку – в космос. Масса этой оболочки может быть равна половине массы всей звезды. Выброс оболочки оголяет ядро звезды, в котором к этому моменту уже заканчивается топливо для термоядерных реакций. В конечном итоге оно «выключается» и окончательно погибает», — объясняет один из авторов новой работы, астрофизик Альберт Зийлстра из Манчестерского университета (Великобритания).
«Выброшенная оболочка будет ярко подсвечиваться еще окончательно не остывшим ядром звезды около 10 тысяч лет – довольно немного по космическим меркам. Некоторые планетарные туманности настолько яркие, что видны на расстоянии десятков миллионов световых лет, даже несмотря на то, что сами звезды, их подсвечивающие, гораздо тусклее, чтобы их можно было увидеть», — объясняет астрофизик.
Как поясняют исследователи, созданная ими компьютерная модель способна предсказывать жизненный цикл разных типов звезд и потенциальную яркость планетарных туманностей, согласно различным массам светил.
Сами по себе планетарные туманности – довольно распространенное явление в наблюдаемой Вселенной. Самыми знаменитыми из них являются, например, Туманность Улитка, Туманность Кошачий Глаз, Туманность Кольцо и Туманность Пузырь.
Туманность Кошачий Глаз
Их называют планетарными туманностями не потому, что они имеют какое-то отношение к планетам. Одни из первых туманностей были обнаружены астрономом Уильямом Гершелем в конце XVIII века. Ученый предложил для них термин «планетарная туманность» из-за их видимого сходства с диском Урана. Так название и прижилось.
Около 25 лет назад астрономы обнаружили одну интересную деталь: все крупные планетарные туманности имеют примерно одинаковые размеры и светимость, несмотря на то что они часто находятся в самых разных галактиках или скоплениях звезд, где присутствуют преимущественно большие звезды или, наоборот, только светила-карлики. В среднем типичная планетарная туманность светит в десять тысяч раз ярче, чем Солнце, и фактически никогда не перешагивает этот предел. Из этого также исходило, что теоретически наблюдение за туманностями позволит выяснить, насколько далеко от нас они находятся.
Последующие исследования это предположение подтвердили. Но, с другой стороны, компьютерные расчеты показывали, что яркость и размеры планетарной туманности очень сильно зависят от того, какой массой обладала их прародительница. По этой причине подобные объекты в группах молодых звезд должны быть ярче и крупнее в несколько раз, чем туманности в старых шаровых скоплениях, что не наблюдается в реальности.
Это несоответствие заставляло многих ученых, в том числе и авторов статьи, ожесточенно спорить о том, как именно рождаются планетарные туманности и почему астрономам не удается найти более яркие объекты. Зийлстра и его коллеги разрешили эти противоречия, создав новую компьютерную модель престарелой звезды, превращающейся в белого карлика, и подсвечиваемой ей планетарной туманности.
Эти расчеты неожиданным образом показали, что предшественники авторов статьи не учитывали, как сильно меняется температура ядра звезды по мере сброса ее оболочек, оказалось, что оно нагревается в три раза быстрее и сильнее, чем предполагали астрономы. Благодаря этому даже небольшие звезды, чья масса сопоставима с солнечной, могут порождать яркие планетарные туманности, близкие к максимуму их светимости.
«Это отличные результаты. Мы не только получили методику, позволяющую находить очень старые звезды в далеких галактиках и определять их возраст, что раньше было сделать достаточно сложно. Вдобавок мы разрешили один из самых старых споров в астрономии, а также узнали, что ожидает Солнце в будущем, после его смерти», — подытожил Зийлстра.