Wir haben ungefähr 4,6 Milliarden Jahre gebraucht, um von einer großen, frei schwebenden Molekülwolke bis zum heutigen Tag zu gelangen. Unsere Sonne ist jetzt wahrscheinlich weit über das mittlere Alter und hat leider nur noch ein paar Milliarden Jahre in ihr, bevor es losgehtauseinanderfallen.
Was passiert also, wenn ihm der Treibstoff ausgeht? Wird er sich ausdehnen, um die Erde zu verzehren? Wird er zu einer Supernova werden oder in ein Schwarzes Loch kollabieren? Die Antworten auf diese Fragen sind vorerst weitgehend Spekulation, aber es gibt einige Dinge, die wirweißt du wieunser Sonnensystem wird zu Ende gehen.
Das N-Körper-Problem und die nächsten fünf Milliarden Jahre
Es ist fast unmöglich, mit dem Anspruch auf Genauigkeit zu prognostizieren, wie die nächsten fünf Milliarden Jahre aussehen werden.
Ein Problem ist dieN-Körperproblem - die Herausforderung, die Bewegungen von mehr als zwei vorherzusagen Objekte, die alle unabhängige Gravitationseffekte aufeinander haben. Wir haben einfach nicht die Mathematik dazuberechnen Sie dieses Problem mit ausreichender Genauigkeit über ein paar Millionen Jahre hinaus.
Der kleinste Fehler in der Flugbahn, sagen wir, ein Rundungsfehler, der dadurch entsteht, dass nicht genügend Bits vorhanden sind, um einen Datenpunkt in einer Orbitalfunktion mit 100%iger Genauigkeit darzustellen, wird einen enormen Einfluss darauf haben, was unsere Projektionen sein werden, wenn sie sogar auf 100 . übertragen werdenMillionen Jahre, geschweige denn die nächsten fünf Milliarden.
Das bedeutet, dass wir einfach nicht genau sagen können, was mit den Planeten in den nächsten fünf Milliarden Jahren passieren wird. Eine Störung in der Umlaufbahn des Jupiter könnte ihn etwas näher an das innere Sonnensystem bringen, genug, um den Asteroidengürtel und dieUmlaufbahn des Mars.
Diese Störung könnte dazu führen, dass der Mars auf eine verlängerte elliptische Bahn um die Sonne geschickt wird, was dazu führen könnte, dass der Mars innerhalb der nächsten Milliarde Jahre vollständig aus dem Sonnensystem geschossen wird. Obwohl dies basierend auf dem, was wir wissen, nicht wahrscheinlich erscheintwissen, das Problem ist, was wirnicht wissen.
So wie ein Rundungsfehler die Positionen aller bekannten Planeten verändern und vielleicht sogar einen oder zwei davon in den interstellaren Raum fliegen lassen könnte, könnte sich eine Variable, die wir in unseren Modellen nicht berücksichtigt haben, als genauso bedeutsam erweisen.
Ein vorbeiziehender Stern, der nur wenige Dutzend Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt ist, könnte genug Gravitationszug ausüben, um die Ordnung des Sonnensystems zu stören und ein oder zwei Planeten aus dem Sonnensystem zu schleudern.
Diese Störungen könnten nichts bedeuten, oder sie könnten Planeten mit stabilen Umlaufbahnen ins Chaos stürzen. Und lasst uns nicht einmal über die Möglichkeit eines stellaren Schwarzen Lochs sprechen, das durch die Nachbarschaft taumelt. Es könnte alles ins Trudeln bringen und wir.“Ich wusste nie, dass es da war.
Aber es gibt einige Dinge, von denen wir wissen, dass sie mit viel größerer Sicherheit passieren werden.
Erstens wird sich in wenigen hundert Millionen Jahren genug Helium das Produkt der Wasserstofffusion im Kern der Sonne ansammeln, um es zu produzieren.Für die Sonne ist es schwieriger, Wasserstoff effizient zu verbrennen.Infolgedessen wird die Sonne mehr Schwierigkeiten haben, das erdrückende Gewicht ihrer Atmosphäre in Schach zu halten.
Dieser Druck zwingt mehr Wasserstoff als Brennstoff für die Fusion in seinen Kern, der wiederum seine Temperatur erhöht und gegen den Druck seiner Atmosphäre drückt.
Für diejenigen von uns im Rest des Sonnensystems bedeutet dies, dass die Sonne heller und heißer wird als jetzt, was große Auswirkungen auf die inneren Planeten und aus unserer Sicht auf einen Planeten im Jahr haben wirdbesonders.
Die Temperaturänderung muss nicht groß sein, bevor das gesamte flüssige Wasser auf der Erde schneller zu verdunsten beginnt, was unseren Wasserkreislauf dramatisch verändert. Bald werden die Ozeane vollständig verdampfen und die Erde in eine dicke SchichtWolkendecke, die Wärme einfängt und die Erde in einen Ofen verwandelt, ähnlich wie die Venus.
Außerdem wird die Milchstraße innerhalb der nächsten vier Milliarden Jahre ihre Verschmelzung mit der Andromeda-Galaxie M31` beginnen, ein Prozess, der erst in etwa 5,6 Milliarden Jahren abgeschlossen sein wird. Ähnlich wie das N-Körper-Problem, ist es unmöglich zu modellieren, wie unser eigenes Sonnensystem bei all dem abschneiden wird, obwohl es offensichtlich einige Auswirkungen haben wird.
Das Einzige, was wir in den nächsten fünf Milliarden Jahren mit Sicherheit wissen, ist, dass die Sonne weiterhin eine massive und stetige Zufuhr von Wasserstoff durchbrennen wird, um ihre Kernfusion anzutreiben. Natürlich bis sie aufgebraucht ist.
Tod der Sonne: Stufe eins – auf Wiedersehen Wasserstoff!
In ungefähr fünf Milliarden Jahren wird die Sonne ihren verbleibenden Wasserstoff verbrennen, und die Dinge werden für das Sonnensystem wahr. Wenn die Wasserstofffusion zum Stillstand kommt, drückt das Gewicht der Sonnenmasse nach innen auf das HeliumNebenprodukt im Kern.
Irgendwann wird der Druck auf das Helium stark genug, um es zu verschmelzen in Beryllium und dann in Kohlenstoff und Sauerstoff. An diesem Punkt wird die freigesetzte Energie sogar größer sein als die durch die Wasserstofffusion erzeugte, die die Masse der Sonnenatmosphäre um das 100- oder sogar 1.000-fache des Durchmessers der Sonne nach außen drückt.
Die freigesetzte Energiemenge wird jedoch nicht 100- bis 1.000-mal größer sein, sodass die Energie über eine deutlich größere Oberfläche verteilt und von dieser abgestrahlt wird. Dies führt tatsächlich zur Oberfläche der Roten Riesenbühne vondie Sonne kühler als die Sonne heute ist und ihr einen rötlichen Farbton verleihen obwohl sie für jeden Menschen, der sie noch beobachtet, immer noch orange aussehen würde.
Ohne Zweifel wird das Anschwellen der Sonne zu einem roten Riesen Merkur und Venus verzehren, obwohl in diesem Szenario über das Schicksal der Erde diskutiert wird.
Wird die Erde von der Sonne verschluckt?
Vielleicht.
Je nachdem, wie weit die Sonne aufquillt, wenn sie ein roter Riese wird, wird entweder die Erde zusammen mit Merkur und Venus verzehrt, oder sie könnte durch die Energie, die durch die Sonnentransformation freigesetzt wird, weiter zurück in die Umlaufbahn des Mars gedrängt werden.
Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass es verschluckt wird, da aggressivere Modelle der Roten Riesenphase der Sonne sie bis zum Asteroidengürtel anschwellen lassen, wodurch sie das gesamte innere Sonnensystem verschlingen würde.
Bei konservativeren Modellen würde es kurz vor dem Verzehr der Erde aufhören, aber die Erde würde in diesem Fall nicht unbeschadet davonkommen.
Die Strahlung und Wärme von der Oberfläche des Roten Riesen – kühler, aber deutlich näher – würde ausreichen, um die Gesteinsminerale und Silikate der Erdkruste und des Erdmantels in Flüssigkeit und Gas zu verwandeln. Diese würden dann von der intensivenSonnenwinde des Roten Riesen, die nichts als den Eisenkern der Erde zurücklassen.
Was ist mit dem Rest des Sonnensystems?
Egal was mit der Erde passiert, der Rest des Sonnensystems steht vor einigen ziemlich dramatische Veränderungen, was diese Änderungen jedoch mit sich bringen istkann zur Debatte stehen.
Nur wenige glauben, dass der Mars von der Verwandlung unserer Sonne in einen Roten Riesen verzehrt wird, aber vorausgesetzt, er überlebt, wird er so nah an der Sonne kreisen, dass er es sich gewünscht hätte.
Weiterhin wird erwartet, dass die vier Gasriesen in unterschiedlichem Maße zurückgedrängt werden, und Jupiter und Saturn werden voraussichtlich an Größe zunehmen, wenn sie sich von den Sonnenwinden ernähren, die aufgrund ihrer größeren Nähe viel mehr Material auf ihren Weg werfen.
Leider sind Saturns Ringe so gut wie fertig, da sie fast ausschließlich aus Eis bestehen, ebenso wie die Ringe der anderen Gasriesen. Die intensive Hitze des Roten Riesen wird sie so gut wie sofort schmelzen und zurücklassen, was übrig bleibtwenig felsiges Material da ist oder möglicherweise gar nichts.
Die gefrorenen Monde von Jupiter und Saturn werden ebenfalls schmelzen, ihre Ozeane zum ersten Mal freilegen und sie zusammen mit den Saturnringen verdampfen. Was auch immer es dort an Leben gab, wird nicht überleben. Einige Monde könnten vollständig verschwinden, wenn ihre flüchtigen Stoffe schmelzen und weggeblasen werdendurch die Sonnenwinde.
Uranus und Neptun könnten selbst in Schwierigkeiten geraten, da ihre Bahnunterbrechungen sie näher an die Umlaufbahn von Planet Neun falls vorhanden bringen werden, was im Laufe der Zeit zu einer unvorhersehbaren Gravitationsstörung des N-Körpers führt, die sogar einen oder mehrere sehen könntezwei der aus dem Sonnensystem ausgestoßenen Planeten.
Interessanterweise wird die bewohnbare Zone des Sonnensystems breiter, aber sie wird so weit zurückgedrängt, dass sie Teile des Kuipergürtels umfassen könnte, mit Pluto erlebt die gleichen Durchschnittstemperaturenwie es die Erde heute tut.
Dies wird besonders interessant sein, da dieser Teil des Sonnensystems voller komplexer organischer Verbindungen ist, ähnlich denen, die zuerst das Leben auf der Erde hervorgebracht haben, zusammen mit einer enormen Menge an Grundstücken, in denen es sich zu Leben entwickeln könnte.
Diese Phase des Roten Riesen sollte etwa ein bis zwei Milliarden Jahre andauern und dem Leben genügend Zeit geben, um auf mehr potentiellen Welten im Sonnensystem Wurzeln zu schlagen, als es derzeit gibt. Das gleiche Ereignis, das die inneren Planeten zerstört, könnte auch zu einembeispielloses Aufblühen des Lebens in unserem fernen Sonnensystem.
Oder diese Orte könnten auch ihrer flüchtigen Stoffe und Atmosphären beraubt werden und nichts als warmes Gestein in einem schwachen orangefarbenen Schein hinterlassen.
Tod der Sonne: Stufe zwei – da geht das Helium
Angenommen, dass unbekannte Faktoren nicht alle Planeten aus dem Sonnensystem geworfen haben, wird alles, was bei ungefähr sieben bis acht Milliarden Jahren verbleibt, den tatsächlichen Tod eines Sterns erleben.
Sobald der Rote Riese fast seinen gesamten Helium-Brennstoff in seinem Kern durchgebrannt hat, beginnt die Kernfusion zu flackern. Wenn nicht genug Fusion stattfindet, um die Masse des Roten Riesen, der auf den Kern drückt, zurückzudrängen, den Roten Riesenwird zusammenbrechen, aber es wird in Etappen passieren.
Wenn das kollabierende Material eindringt, werden der verbleibende Wasserstoff und das Helium in der Sonnenhülle, die nicht in den Kern der Sonne konvektioniert und zu schwereren Elementen verschmolzen sind, in einer Reihe von explosiven Impulsen vom Kern gestoßen.
Auf diese Weise wird der Weiße Zwerg, der jetzt in den Überresten des Roten Riesen begraben ist, den letzten Teil dieses Materials in einen spektakulären planetarischen Nebel werfen oder zumindest wird es für jedes fühlende Leben spektakulär erscheinen, das unser Sonnensystem aus der Ferne betrachtet.
Was übrig bleibt, werden etwa 50 Prozent der ursprünglichen Masse der Sonne sein, die durch die Schwerkraft auf ungefähr die Größe der Erde komprimiert wird. Nach offiziellen Maßstäben ist die Sonne jetzt tot und wird durch ein Quantenphänomen, das als bekannt ist, gegen den totalen Kollaps gehalten.Elektronenentartung.
Dieser Weiße Zwerg wird zunächst extrem heiß sein und Röntgenstrahlung aussenden. Aber innerhalb einer Milliarde Jahren oder so ist esberuhigt sich auf überschaubarere Temperaturen.
Es wird eine bewohnbare Zone um den Weißen Zwerg geben, aber es ist fast sicher, dass der Planet, der dort existiert haben könnte, von der Roten Riesenphase der Sonne zerstört worden wäre.
Die bewohnbare Zone, die während der Roten Riesenphase der Existenz der Sonne existierte, wird in kürzester Zeit so kalt sein wie Neptun oder Pluto heute. Wenn das Leben früher in diesen fernen Teilen des Kuipergürtels aufgekommen wäre, wird es jetzt zufrierenTod.
Für alle Absichten und Zwecke wird das Sonnensystem ein Friedhof aus gefrorenen, zerstörten Welten sein.
Tod der Sonne: Endstadium – Sonnens Leiche beginnt abzukühlen
Das Ich unglaubliche Kompression der halben Sonnenmasse in ein Volumen von der Größe der Erde wird seine Temperatur auf unglaubliche Höhen ansteigen, weit über das hinaus, wozu die rote Riesenphase der Lebensspanne der Sonne fähig war.
Die Oberfläche des weißen Kohlenstoff-Sauerstoff-Zwergsterns wird bis zu 20.000 Kelvin betragen, oder etwa das Sechs- bis Siebenfache der Oberflächentemperatur der Roten Riesenphase der Sonne und etwa das Drei- bis Vierfache der Temperatur der Sonnenoberfläche inseine Hauptsequenzphase.
Seine Gravitation wird ebenfalls enorm sein. Da sie ungefähr die gleiche Größe wie die Erde haben wird, wird ihre Gravitation ungefähr 250.000 bis 350.000 Mal größer sein als die der Erde, was sie zu einem der stärksten Gravitationskörper im Universum macht, der nur von Neutronen übertroffen wirdSterne und Schwarze Löcher.
Sobald der Weiße Zwerg seine äußeren Schichten abwirft, beginnt er abzukühlen, ein Prozess, der dauert Billionen von Jahren. Dies liegt daran, dass ein Körper nur Wärme von seiner Oberfläche abstrahlen kann und die Oberfläche eines Weißen Zwergs im Vergleich zu der der Hauptreihenphase der Sonne und der Roten Riesenphase winzig ist.
Die Schwerkraft funktioniert jedoch immer noch wie gewohnt, und alle Planeten oder Körper, die nach all dieser Zeit übrig bleiben, werden den Weißen Zwerg weiter umkreisen. Irgendwann können sie näher gezogen werden, bis die Gezeitenkräfte des Weißen Zwergs ihn auseinanderreißen und verlasseneine Bestäubung elementarer Trümmer auf der Oberfläche des Sterns.
Alternativ werden die Gravitationskräfte anderer vorbeiziehender Sterne die Planeten aus stabilen Bahnen ziehen und sie schließlich aus dem Sonnensystem schleudern, um zu werden Schurkenplaneten.
Irgendwann wird alles, was sich im Gravitationsbereich des Weißen Zwergs befindet, angezogen, und alles, was sich an der Peripherie oder darüber hinaus befindet, wird von anderen Körpern weggezogen, die groß genug sind, um einen Einfluss auf sie auszuüben.
Der Weiße Zwerg könnte auch einer schwindenden Anzahl von Schwarzen Löchern zum Opfer fallen und auseinandergerissen und verzehrt werden, aber die Wahrscheinlichkeit dafür nimmt mit der Zeit ab.
Angenommen, er entzieht sich der Endanziehung eines vorbeiziehenden Schwarzen Lochs, wird der Weiße Zwerg durch die Leere des Weltraums schweben und starken Gravitationswechselwirkungen mit ähnlich dichten Körpern in einer Wiederholung des N-Körper-Problems ausgesetzt sein, diesmal mit demWeißer Zwerg selbst. Ein solches Ereignis könnte schick es aus der Galaxis raus vollständig und in den intergalaktischen Raum.
Unabhängig davon, wo es endet, wenn es abkühlt, wird das Licht des Weißen Zwergs schwächer. Wenn die letzte seiner Wärme das sichtbare Lichtspektrum unterschreitet, bleibt nur ein kalter Klumpen aus Kohlenstoff und Sauerstoff, der als Schwarz bekannt istZwerg.
Es wird jedoch nicht allein sein, da auch das Licht all unserer stellaren Nachbarn in der lokalen Gruppe unserer Galaxie verblasst sein wird und die fernen Galaxien zu weit von uns entfernt sein werden, um mehr gesehen zu werden. Was auch immer Schwarze Löcherexistiert, wird aufgrund der Hawking-Strahlung längst verdampft sein und nur die lichtlosen Leichen der Sterne schweben in einer endlosen Leere. Es herrscht völlige Dunkelheit.
Der dauerhafte Tod der Sonne: Entweder ein Knall oder der lange Schlaf
Es gibt drei mögliche Enden der Geschichte unserer Sonne, sobald sie ein schwarzer Zwerg wird. Wenn sie Glück hat, wird sie auf einen roten Zwergstern oder einen braunen Zwerg stoßen und mit einer frischen Wasserstoffquelle verschmelzen.die Fusion noch einmal entzünden und für viele Millionen Jahre ein zweites Leben bekommen, bevor es wieder ausbrennt.
Eine andere Möglichkeit ist, dass es mit einem Nebel oder einer Molekülwolke in Kontakt kommt, in diesem Fall würde die Anlagerung von Wasserstoff und Helium einen Fusionsschub, der als Nova bezeichnet wird, entzünden, ein Feuerwerk im großen Stil der Dinge und wenig mehr.
Eine andere Möglichkeit ist, dass der immens dichte Schwarze Zwerg mit einem anderen Schwarzen Zwerg interagiert und die beiden in der Schwerkraft des anderen gefangen werden.
Sie werden in immer enger werdenden Kreisen einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen, bis die beiden kollidieren, ihre potentielle Energie in einer spektakulären Supernova freisetzen und sich dabei gegenseitig auslöschen.
Und das wird es sein. Alle guten Dinge müssen ein Ende haben und nichts, nicht einmal ein Stern, hält ewig.