ระบบสุริยะจะตายอย่างไรและเมื่อไหร่

2024 ผู้เขียน: Malcolm Clapton | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 04:12

ยังมีเวลาอีกหน่อย ประมาณ 5-7 พันล้านปี

ก่อนหน้านี้ ดวงจันทร์สองดวงโคจรรอบโลก แล้วรวมเข้าด้วยกัน ไททัน ซึ่งเป็นบริวารของดาวเสาร์ เป็นอะนาล็อกในอุดมคติของโลกของเรา มันอาจจะมีชีวิตก็ได้ และดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ระหว่างดาวพฤหัสบดีและดาวพลูโตด้วยเหตุผลบางอย่างเรียกว่า "เซนทอร์" คุณสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้และข้อเท็จจริงอื่นๆ เกี่ยวกับอวกาศได้จากหนังสือ “เมื่อโลกมีดวงจันทร์สองดวง ดาวเคราะห์มนุษย์กินคน, ยักษ์น้ำแข็ง, ดาวหางโคลนและผู้ทรงคุณวุฒิอื่น ๆ ของท้องฟ้ายามค่ำคืน " ซึ่งเพิ่งตีพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Alpina nonfiction"

ผู้สร้างการสำรวจที่น่าสนใจในประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะคือ Eric Asfog นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ผู้เขียนไม่เพียงแต่ทำงานที่ห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาดาวเคราะห์และดวงจันทร์ในทูซอนเท่านั้น แต่ยังมีส่วนร่วมในการสำรวจของ NASA อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ภารกิจกาลิเลโอซึ่งศึกษาดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ของมัน Lifehacker เผยแพร่ข้อความที่ตัดตอนมาจากบทแรกของงานของนักวิทยาศาสตร์

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่บางครั้งวูบวาบเมื่ออากาศเริ่มเย็น ดวงอาทิตย์รุ่นเยาว์ก็ประสบการระเบิดอย่างไม่สม่ำเสมอของกิจกรรมระดับสูงในช่วงสองสามล้านปีแรก ดาวที่ผ่านขั้นตอนการพัฒนานี้เรียกว่าดาว T Tauri หลังจากดาวฤกษ์แอคทีฟที่ได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดีในกลุ่มดาวที่เกี่ยวข้องกัน เมื่อผ่านระยะของความเจ็บปวดจากการเกิดแล้ว ดวงดาวก็ปฏิบัติตามกฎที่ว่าดาวที่หนักที่สุดและสว่างที่สุดจะกลายเป็นสีน้ำเงิน ใหญ่โตและร้อนจัด ในขณะที่ดวงที่เล็กที่สุดจะกลายเป็นสีแดง เย็นชา และหม่นหมอง

หากคุณพล็อตดาวที่รู้จักทั้งหมดบนกราฟ โดยมีดาวสีน้ำเงินอยู่ทางซ้าย ดาวสีแดงอยู่ทางขวา ดาวที่มืดสลัวอยู่ด้านล่าง และดาวสว่างอยู่ด้านบน โดยทั่วไปแล้ว พวกมันจะเรียงกันเป็นเส้นที่เริ่มจากด้านซ้ายบน มุมที่มุมล่างขวา เส้นนี้เรียกว่าลำดับหลัก และดวงอาทิตย์สีเหลืองอยู่ตรงกลางเส้นนั้น นอกจากนี้ ซีเควนซ์หลักยังมีข้อยกเว้นมากมาย เช่นเดียวกับหน่อที่ดาวอายุน้อยที่ยังไม่ได้พัฒนาไปสู่ซีเควนซ์หลักและดาวฤกษ์เก่าที่ทิ้งมันไปแล้วอาศัยอยู่

ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ธรรมดามาก ปล่อยความร้อนและแสงออกมาด้วยความเข้มเกือบคงที่ตลอดเวลา 4.5 พันล้านปี มันไม่เล็กเท่ากับดาวแคระแดงที่เผาไหม้ในเชิงเศรษฐกิจอย่างยิ่ง แต่ไม่ใหญ่โตจนไหม้เกรียมใน 10 ล้านปี อย่างที่เกิดขึ้นกับยักษ์ใหญ่สีน้ำเงินที่กลายเป็นซุปเปอร์โนวา

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวฤกษ์ที่ดี และเรายังมีน้ำมันเพียงพอในถังของเรา

ความส่องสว่างของมันค่อยๆ เพิ่มขึ้น โดยเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งในสี่ตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง ซึ่งขยับไปเล็กน้อยตามลำดับหลัก แต่คุณจะไม่แสดงการอ้างสิทธิ์อื่นใด แน่นอน บางครั้งเราพบการพุ่งออกของมวลโคโรนา เมื่อดวงอาทิตย์พ่นฟองสบู่แมกนีโตอิเล็กทริกและอาบดาวของเราด้วยกระแสรังสี แดกดัน ทุกวันนี้ เครือข่ายประดิษฐ์ของเราเสี่ยงที่สุดที่จะได้รับผลกระทบจากการปล่อยมวลโคโรนาเพราะ ชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์นี้สามารถขัดขวางการทำงานของส่วนใหญ่ของโครงข่ายไฟฟ้าเป็นระยะเวลาตั้งแต่หลายสัปดาห์ถึงสองปี ในปีพ.ศ. 2402 การขับโคโรนาลครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ทำให้เกิดประกายไฟในสำนักงานโทรเลขและแสงออโรร่าเหนืออันตระการตา ในปี 2013 บริษัทประกันภัยในลอนดอน Lloyd's ประเมินว่าความเสียหายจากการปล่อยโคโรนาลดังกล่าวในสหรัฐอเมริกาสมัยใหม่จะอยู่ที่ 0.6 ถึง 2.6 ล้านล้านดอลลาร์ … แต่เมื่อเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบดาวเคราะห์ดวงอื่น กิจกรรมนี้ไม่มีอันตรายโดยสิ้นเชิง

แต่จะไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป ในเวลาประมาณ 5-7 พันล้านปี "พลบค่ำของเหล่าทวยเทพ" จะเริ่มต้นขึ้นสำหรับเรา ความวุ่นวายครั้งสุดท้าย ในระหว่างที่ดาวเคราะห์จะออกจากวงโคจรของพวกมันหลังจากออกจากซีเควนซ์หลัก ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวยักษ์แดง และในอีกไม่กี่ล้านปีข้างหน้าจะกลืนดาวพุธ ดาวศุกร์ และอาจถึงโลก จากนั้นมันก็จะหดตัวโดยโยนมวลครึ่งหนึ่งออกสู่อวกาศ นักดาราศาสตร์จากดาวฤกษ์ข้างเคียงจะสามารถสังเกตเห็นเปลือกก๊าซประกายไฟ "ใหม่" ที่กำลังขยายตัวซึ่งจะหายไปในอีกไม่กี่พันปีบนท้องฟ้า

ดวงอาทิตย์จะไม่อุ้มเมฆออร์ตชั้นนอกอีกต่อไป ซึ่งร่างกายจะล่องลอยไปในห้วงอวกาศเหมือนผีจักรวาล สิ่งที่เหลืออยู่ของดาวฤกษ์จะหดตัวลงจนกลายเป็นดาวแคระขาว ซึ่งเป็นวัตถุหนาแน่นอย่างยิ่งที่ส่องแสงสีขาวจากพลังงานโน้มถ่วงของมัน ซึ่งแทบจะไม่มีชีวิตแต่สว่าง ขนาดเท่าโลก แต่หนักกว่าพันล้านเท่า เราเชื่อว่านี่คือชะตากรรมของระบบสุริยะของเรา ส่วนหนึ่งเป็นเพราะดวงอาทิตย์เป็นดาวธรรมดา และเราเห็นตัวอย่างมากมายของดาวดังกล่าวในระยะต่างๆ ของการวิวัฒนาการ และส่วนหนึ่งเป็นเพราะความเข้าใจเชิงทฤษฎีของเราเกี่ยวกับกระบวนการดังกล่าวได้ก้าวไปข้างหน้าและ สอดคล้องกับผลการสังเกตเป็นอย่างดี

หลังจากการขยายตัวของดาวยักษ์แดงสิ้นสุดลงและดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวแคระขาว ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย และเศษอื่น ๆ ของระบบสุริยะชั้นในจะเริ่มตกบนมันในแนวก้นหอย - ครั้งแรกเนื่องจากการชะลอตัวของก๊าซ และเนื่องจาก การกระทำของพลังน้ำขึ้นน้ำลง - จนกระทั่งเศษซากหนาแน่นยิ่งยวด ดวงดาวจะไม่พัดดาวเคราะห์ให้แตกเป็นเสี่ยงๆ ทีละชิ้น ในท้ายที่สุดจะมีดิสก์ของวัสดุคล้ายโลกซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเสื้อคลุมของโลกและดาวศุกร์ที่ฉีกขาดซึ่งจะหมุนวนลงไปที่ดาวที่ถูกทำลาย

นี่ไม่ใช่แค่จินตนาการ นักดาราศาสตร์เห็นภาพนี้ในตัวบ่งชี้ทางสเปกโตรสโกปีของ "ดาวแคระขาวที่ปนเปื้อน" หลายดวงที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งมีองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นหิน - แมกนีเซียม เหล็ก ซิลิกอน ออกซิเจน - อยู่ในบรรยากาศของดาวในปริมาณที่สอดคล้องกับ องค์ประกอบของแร่ธาตุจากชั้นซิลิเกต เช่น โอลิวีน นี่เป็นการเตือนครั้งสุดท้ายของดาวเคราะห์คล้ายโลกในอดีต

***

ดาวเคราะห์ที่ก่อตัวรอบดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มากจะมีชะตากรรมที่น่าสนใจน้อยกว่า ดาวมวลมากเผาไหม้ที่อุณหภูมิหลายร้อยล้านองศา บริโภคไฮโดรเจน ฮีเลียม คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และซิลิกอนในการหลอมรวมอย่างรุนแรง ผลคูณของปฏิกิริยาเหล่านี้กลายเป็นธาตุหนักขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งดาวฤกษ์ถึงสภาวะวิกฤตและระเบิดเหมือนซุปเปอร์โนวา กระจัดกระจายภายในของมันรอบเส้นผ่านศูนย์กลางหลายปีแสง และในขณะเดียวกันก็ก่อตัวเป็นธาตุหนักเกือบทั้งหมด คำถามเกี่ยวกับอนาคตของระบบดาวเคราะห์ซึ่งอาจก่อตัวขึ้นรอบตัวมันกลายเป็นคำถามเชิงโวหาร

ตอนนี้ ทุกสายตาจับจ้องไปที่ Betelgeuse ซึ่งเป็นดาวสว่างที่สร้างไหล่ซ้ายของกลุ่มดาวนายพราน อยู่ห่างจากโลก 600 ปีแสง ซึ่งหมายความว่าอยู่ไม่ไกลนัก แต่โชคดีที่ไม่ได้อยู่ในเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา มวลของเบเทลจุสมีมากกว่าดวงอาทิตย์ถึงแปดเท่า และตามแบบจำลองวิวัฒนาการ มวลของเบเทลจุสนั้นมีอายุประมาณ 10 ล้านปี

ภายในสองสามสัปดาห์ การระเบิดของดาวดวงนี้จะเปรียบได้กับความสุกใสของดวงจันทร์ และจากนั้นมันก็จะเริ่มจางหายไป หากสิ่งนี้ไม่ได้ทำให้คุณประทับใจ โปรดจำไว้ว่าจากระยะทาง 1 หน่วยดาราศาสตร์ มันเหมือนกับการดูระเบิดไฮโดรเจนที่สนามใกล้ๆ ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ซุปเปอร์โนวาได้ระเบิดเข้าใกล้โลกมากขึ้น ทำให้โลกของเราฉายรังสีและบางครั้งก็นำไปสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ แต่ไม่มีดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดที่จะระเบิดในตอนนี้

"เขตชน" สำหรับซุปเปอร์โนวาประเภทนี้อยู่ระหว่าง 25 ถึง 50 ปีแสง ดังนั้นเบเทลจุสจึงไม่คุกคามเรา

เนื่องจากอยู่ใกล้และมีขนาดมหึมา ดาวดวงนี้จึงเป็นดาวดวงแรกที่เราสามารถมองเห็นรายละเอียดผ่านกล้องโทรทรรศน์ได้แม้ว่าคุณภาพของภาพจะไม่ดีนัก แต่ก็แสดงให้เห็นว่าบีเทลจุสเป็นทรงกลมที่มีลักษณะผิดปกติอย่างน่าประหลาด คล้ายกับบอลลูนที่กิ่วบางส่วน ซึ่งทำให้เกิดการหมุนหนึ่งครั้งบนแกนของมันใน 30 ปี เราเห็นกลุ่มควันขนาดใหญ่หรือการเสียรูปโดย Pierre Kervella et al., “สภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงของ Betelgeuse V. Rotation Velocity และคุณสมบัติซองจดหมายระดับโมเลกุลจาก ALMA,” Astronomy & Astrophysics 609 (2018) ซึ่งอาจเกิดจากความไม่สมดุลของความร้อนทั่วโลก ดูเหมือนว่าเธอพร้อมที่จะระเบิดได้ทุกเมื่อ แต่ในความเป็นจริง เพื่อให้พวกเราทุกคนมีโอกาสได้เห็นแสงสว่างของเหตุการณ์นี้ เบเทลจุสต้องโบยบินเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในสมัยของเคปเลอร์และเชคสเปียร์

เมื่อดาวฤกษ์มวลสูงระเบิด ประตูห้องครัวที่มีสารเคมีของดาวดวงนั้นก็ปลิวไปตามบานพับ ขี้เถ้าจากเตาเทอร์โมนิวเคลียร์กระจายไปทั่วทุกทิศทาง เพื่อให้ฮีเลียม คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ซิลิกอน แมกนีเซียม เหล็ก นิกเกิล และผลิตภัณฑ์ฟิวชันอื่นๆ แพร่กระจายด้วยความเร็วหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที ในระหว่างการเคลื่อนที่ นิวเคลียสของอะตอมเหล่านี้ซึ่งมีมวลมากถึง 60 หน่วยอะตอม ถูกทิ้งระเบิดอย่างหนาแน่นด้วยกระแสนิวตรอนพลังงานสูง (อนุภาคที่มีมวลเท่ากับโปรตอน แต่ไม่มีประจุไฟฟ้า) ที่เล็ดลอดออกมาจากแกนดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัว.

ในบางครั้ง นิวตรอนที่ชนกับนิวเคลียสของอะตอมจะเกาะติดกับนิวเคลียส ด้วยเหตุนี้การระเบิดของซุปเปอร์โนวาจึงมาพร้อมกับการสังเคราะห์องค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งถือว่าจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของชีวิตรวมถึงสารกัมมันตภาพรังสีจำนวนมาก ไอโซโทปเหล่านี้บางส่วนมีครึ่งชีวิตเพียงไม่กี่วินาที ส่วนไอโซโทปอื่นๆ เช่น ⁶⁰เฟและ ²⁶อัล สลายตัวในราวล้านปีที่มีการก่อตัวของเนบิวลาก่อกำเนิดดาวเคราะห์ของเรา และครั้งที่สาม กล่าว ²³⁸คุณมีทางยาวที่จะไป: พวกมันให้ความร้อนทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายพันล้านปี ตัวยก สอดคล้องกับจำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดในนิวเคลียส - นี่เรียกว่ามวลอะตอม

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อบีเทลจุสระเบิด ในไม่กี่วินาที แกนกลางของมันจะเล็กลงจนมีขนาดเท่ากับดาวนิวตรอน ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นมากจนสารหนึ่งช้อนชามีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน และอาจกลายเป็นหลุมดำได้ ในขณะเดียวกัน Betelgeuse จะปะทุประมาณ10⁵⁷ นิวตริโนซึ่งนำพลังงานออกไปอย่างรวดเร็วจนคลื่นกระแทกจะฉีกดาวออกจากกัน

มันจะเป็นเหมือนกับการระเบิดของระเบิดปรมาณู แต่แรงกว่าล้านล้านเท่า

สำหรับผู้สังเกตการณ์จากโลก Betelgeuse จะเพิ่มความสว่างในช่วงหลายวันจนกว่าดาวจะท่วมท้องฟ้าด้วยแสง ในอีกสองสามสัปดาห์ข้างหน้า มันจะจางหายไป และคืบคลานเข้าไปในเนบิวลาเรืองแสงของเมฆก๊าซ ซึ่งถูกฉายรังสีโดยสัตว์ประหลาดตัวจิ๋วที่อยู่ตรงกลางของมัน

ซุปเปอร์โนวาสีซีดเมื่อเปรียบเทียบกับการระเบิด กิโลนอฟ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อดาวนิวตรอนสองดวงตกหลุมพรางของการดึงดูดซึ่งกันและกันและหมุนวนจนเกิดการชนกัน บางทีอาจเป็นเพราะกิโลนอฟที่ทำให้ธาตุที่หนักกว่า เช่น ทองและโมลิบดีนัมปรากฏขึ้นในอวกาศ … วัตถุทั้งสองนี้มีความหนาแน่นอย่างคาดไม่ถึงอยู่แล้ว โดยแต่ละวัตถุมีมวลของดวงอาทิตย์ ซึ่งบรรจุอยู่ในปริมาตรของดาวเคราะห์น้อยที่มีระยะทาง 10 กิโลเมตร ดังนั้น การรวมตัวกันของวัตถุทั้งสองนี้จึงทำให้เกิดคลื่นโน้มถ่วง ระลอกคลื่นในโครงสร้างของอวกาศและเวลา

คลื่นความโน้มถ่วงที่คาดการณ์ไว้นานได้รับการบันทึกครั้งแรกในปี 2015 ด้วยเครื่องมือมูลค่าพันล้านดอลลาร์ที่เรียกว่า LIGO คลื่นความโน้มถ่วงลูกแรกถูกบันทึกโดย Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ในเดือนกันยายน 2015 การรวมตัวกันของหลุมดำสองแห่งที่ระยะ 1.3 พันล้านปีแสงจากโลก (หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตริก "หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์-อินเตอร์เฟอโรเมตริก") ต่อมาในปี 2560 คลื่นโน้มถ่วงมาถึงด้วยความแตกต่าง 1.7 วินาที โดยมีการระเบิดของรังสีแกมมาที่บันทึกโดยอุปกรณ์ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เช่น สายฟ้าและวาบวาบ

เป็นเรื่องน่าทึ่งที่คลื่นความโน้มถ่วงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (นั่นคือ โฟตอน) ได้เดินทางผ่านอวกาศและเวลามาเป็นเวลาหลายพันล้านปี และดูเหมือนว่าพวกมันจะเป็นอิสระจากกันโดยสิ้นเชิง (แรงโน้มถ่วงและแสงเป็นสิ่งที่ต่างกัน) แต่ถึงกระนั้นก็มาถึง ในเวลาเดียวกัน. บางทีนี่อาจเป็นปรากฏการณ์เล็กน้อยหรือคาดเดาได้ แต่สำหรับฉันโดยส่วนตัว ความบังเอิญของแรงโน้มถ่วงและแสงนี้ทำให้ความเป็นเอกภาพของจักรวาลเต็มไปด้วยความหมายอันลึกซึ้ง การระเบิดของกิโลโนวาเมื่อพันล้านปีก่อน พันล้านปีก่อนแสง ดูเหมือนเสียงระฆังที่อยู่ห่างไกล ซึ่งเสียงดังกล่าวทำให้คุณรู้สึกเหมือนไม่เคยมีความสัมพันธ์กับผู้ที่อาจมีอยู่ในส่วนลึกของอวกาศมาก่อน เหมือนมองดวงจันทร์ คิดถึงคนที่คุณรัก และจำได้ว่าเขาเห็นเช่นกัน

หากคุณต้องการทราบว่าเอกภพเกิดขึ้นได้อย่างไร สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้จากที่ใด และเหตุใดดาวเคราะห์จึงแตกต่างกันมาก หนังสือเล่มนี้เหมาะสำหรับคุณอย่างแน่นอน Eric Asfog พูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับอดีตและอนาคตของระบบสุริยะและจักรวาลโดยทั่วไป

Alpina Non-Fiction มอบส่วนลด 15% ให้กับผู้อ่าน Lifehacker สำหรับเวอร์ชันกระดาษของ When the Earth Had Two Moons โดยใช้รหัสโปรโมชั่น TWOMOONS