Jinsi na wakati mfumo wa jua utakufa

2024 Mwandishi: Malcolm Clapton | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 04:11

Bado tuna muda kidogo zaidi, kama miaka bilioni 5-7.

Hapo awali, miezi miwili ilizunguka Dunia, ambayo kisha iliunganishwa pamoja. Titan, satelaiti ya Zohali, ni analogi bora ya sayari yetu, inaweza kuwa na uhai. Na asteroids ambazo ziko kati ya Jupiter na Pluto, kwa sababu fulani, huitwa "centaurs". Unaweza kujifunza kuhusu haya na ukweli mwingine kuhusu nafasi kutoka kwa kitabu “Wakati Dunia ilikuwa na Miezi miwili. Sayari za bangi, majitu ya barafu, comets za matope na taa zingine za anga ya usiku ", ambayo ilichapishwa hivi karibuni na nyumba ya uchapishaji" Alpina non-fiction ".

Muundaji wa safari ya kuvutia katika historia ya mfumo wa jua ni Eric Asfog, mwanasayansi wa sayari wa Amerika na mwanaanga. Mwandishi hafanyi kazi tu katika Maabara ya Utafiti wa Sayari na Mwezi huko Tucson, lakini pia anashiriki kikamilifu katika safari za NASA. Kwa mfano, misheni ya Galileo, ambayo ilisoma Jupita na miezi yake. Lifehacker huchapisha dondoo kutoka kwa sura ya kwanza ya kazi ya mwanasayansi.

Kama injini ya mwako wa ndani ambayo wakati mwingine huwaka wakati baridi inapoanza, Jua mchanga lilipata mlipuko usio wa kawaida wa shughuli nyingi kwa miaka milioni chache za kwanza. Nyota zinazopita katika hatua hii ya maendeleo huitwa nyota za T Tauri baada ya nyota amilifu iliyosomwa vizuri katika kundinyota linalolingana. Baada ya kupita hatua ya uchungu wa kuzaa, nyota hatimaye hutii sheria kwamba nzito na angavu zaidi kati yao huwa bluu, kubwa na moto sana, wakati ndogo huwa nyekundu, baridi na nyepesi.

Ukipanga nyota zote zinazojulikana kwenye grafu, na nyota za bluu upande wa kushoto, nyota nyekundu upande wa kulia, nyeusi chini, na zinazong'aa juu, kwa ujumla zitajipanga kwenye mstari unaotoka juu kushoto. kona hadi kona ya chini kulia. Mstari huu unaitwa mlolongo kuu, na Jua la njano liko katikati yake. Pia, mlolongo kuu una tofauti nyingi, pamoja na matawi, ambapo nyota za vijana ambazo bado hazijaendelea kwa mlolongo kuu, na nyota za zamani ambazo tayari zimeiacha, hukaa.

Jua, nyota ya kawaida sana, hutoa joto na mwanga wake kwa nguvu karibu kila wakati kwa miaka bilioni 4.5. Sio ndogo kama vijeba nyekundu, ambayo huwaka sana kiuchumi. Lakini sio kubwa sana hadi kuungua katika miaka milioni 10, kama inavyotokea kwa majitu ya bluu ambayo huenda supernovae.

Jua letu ni nyota nzuri, na bado tuna mafuta ya kutosha kwenye tanki yetu.

Mwangaza wake unaongezeka hatua kwa hatua, baada ya kuongezeka kwa karibu robo tangu kuanzishwa kwake, ambayo iliibadilisha kidogo kwenye mlolongo kuu, lakini hautawasilisha madai yoyote kwake. Bila shaka, mara kwa mara tunakutana na ejections ya molekuli ya coronal, wakati Jua linatoa Bubble ya magnetoelectric na kuoga sayari yetu na vijito vya mionzi. Kwa kushangaza, leo, mtandao wetu wa bandia ni hatari zaidi kwa athari ya ejection ya wingi wa coronal, kwa sababu mapigo ya sumakuumeme yanayohusiana na tukio hili yanaweza kuvuruga utendakazi wa sehemu kubwa za gridi ya umeme kwa muda wa wiki kadhaa hadi miaka miwili. Mnamo 1859, ejection kubwa zaidi ya taji katika historia ya kisasa ilisababisha cheche katika ofisi za telegraph na aurora borealis nzuri. Mnamo mwaka wa 2013, kampuni ya bima ya London Lloyd's ilikadiria kuwa uharibifu kutoka kwa hewa kama hiyo katika Amerika ya kisasa ungekuwa kutoka dola trilioni 0.6 hadi 2.6. … Lakini ikilinganishwa na kile kinachotokea katika mifumo mingine ya sayari, shughuli hii haina madhara kabisa.

Lakini hii haitakuwa hivyo kila wakati. Katika karibu miaka bilioni 5-7, "jioni ya miungu" itaanza kwa ajili yetu, machafuko ya mwisho, wakati ambapo sayari zitaacha njia zao. Baada ya kuacha mlolongo mkuu, Jua litakuwa jitu jekundu na katika miaka milioni chache litameza Mercury, Venus, na ikiwezekana Dunia. Kisha itakuwa mkataba, kutupa nusu ya wingi wake katika nafasi. Wanaastronomia kutoka nyota za jirani wataweza kuona katika anga zao "mpya", ganda linalopanuka la gesi inayometa ambayo itatoweka katika miaka elfu chache.

Jua halitashikilia tena wingu la Oort la nje, ambalo miili yake itatembea katika anga za juu kama vizuka vya ulimwengu. Kilichobaki cha nyota kitapungua hadi kitakapokuwa kibete cheupe, mwili mnene sana unaong'aa na mwanga mweupe kutoka kwa nishati yake ya uvutano - hai lakini yenye kung'aa, saizi ya Dunia, lakini uzito mara bilioni. Tunaamini kwamba hii ndiyo hatima ya mfumo wetu wa jua, kwa sehemu kwa sababu Jua ni nyota ya kawaida, na tunaona mifano mingi ya nyota hizo katika hatua mbalimbali za mageuzi, na kwa sehemu kwa sababu ufahamu wetu wa kinadharia wa michakato kama hiyo umeruka mbele na. inakubaliana vyema na matokeo ya uchunguzi.

Baada ya upanuzi wa giant nyekundu mwisho na Sun inakuwa kibete nyeupe, sayari, asteroids na mabaki mengine ya mfumo wa jua wa ndani wataanza kuanguka juu yake katika ond - kwanza kutokana na kupungua kwa kasi katika gesi, na kisha kutokana na hatua ya nguvu za mawimbi - hadi mabaki ya nyota nyingi zaidi hazitapeperusha sayari na kupasua moja baada ya nyingine. Mwishowe, kutakuwa na diski ya nyenzo zinazofanana na ardhi, haswa inayojumuisha vazi lililochanika la Dunia na Venus, ambalo litazunguka kwenye nyota iliyoharibiwa.

Hii sio ndoto tu: wanaastronomia wanaona picha hii katika viashiria vya spectroscopic vya "vibete nyeupe vilivyochafuliwa", ambapo vitu vya kutengeneza miamba - magnesiamu, chuma, silicon, oksijeni - vipo katika anga ya nyota kwa idadi inayolingana na muundo wa madini kutoka kwa darasa la silicate, kama olivine. Hiki ndicho kikumbusho cha mwisho cha sayari zinazofanana na Dunia za zamani.

***

Sayari zinazounda karibu na nyota ambazo ni kubwa zaidi kuliko Jua zitakuwa na hatima isiyovutia sana. Nyota kubwa huwaka kwa joto la mamia ya mamilioni ya digrii, zikitumia hidrojeni, heliamu, kaboni, nitrojeni, oksijeni na silicon katika muunganisho mkali. Bidhaa za athari hizi zinazidi kuwa nzito hadi nyota inafikia hali mbaya na kulipuka kama supernova, ikitawanya ndani yake karibu na kipenyo cha miaka kadhaa ya mwanga na wakati huo huo kuunda karibu vitu vyote vizito. Swali la siku zijazo za mfumo wa sayari, ambao ungeweza kuunda karibu nayo, hugeuka kuwa moja ya kejeli.

Sasa macho yote yameelekezwa kwenye Betelgeuse, nyota angavu inayofanyiza bega la kushoto la kundinyota la Orion. Ni miaka 600 ya mwanga kutoka kwa Dunia, ikimaanisha kuwa sio mbali sana, lakini kwa bahati nzuri, sio kati ya majirani zetu wa karibu. Uzito wa Betelgeuse ni mara nane ya Jua, na kulingana na mifano ya mageuzi, ni takriban miaka milioni 10.

Ndani ya wiki kadhaa, mlipuko wa nyota hii utalinganishwa katika mwangaza na mng'ao wa Mwezi, na kisha utaanza kufifia; ikiwa hii haikukuvutia, basi kumbuka kuwa kutoka umbali wa kitengo 1 cha astronomia ni kama kutazama bomu la hidrojeni likilipuka kwenye uwanja wa karibu. Katika kipindi cha muda wa kijiolojia, supernovae zimelipuka karibu zaidi na Dunia, zikitoa miale ya sayari yetu na wakati mwingine kusababisha kutoweka kwa wingi juu yake, lakini hakuna nyota yoyote iliyo karibu nasi italipuka sasa.

"Eneo la hit" la aina hii ya supernova ni kutoka miaka 25 hadi 50 ya mwanga, kwa hivyo Betelgeuse haina tishio kwetu.

Kwa kuwa iko karibu kiasi na ina ukubwa mkubwa, nyota hii ndiyo ya kwanza tuliweza kuiona kwa undani kupitia darubini. Ingawa ubora wa picha hizo ni duni, zinaonyesha kuwa Betelgeuse ni duara isiyo ya kawaida kwa njia ya ajabu, inayofanana na puto iliyopasuka kwa kiasi, ambayo hufanya mapinduzi moja kwenye mhimili wake katika miaka 30. Tunaona uboreshaji mkubwa wa Pierre Kervella et al., "Mazingira ya Karibu ya Circumstellar ya Betelgeuse V. Kasi ya Mzunguko na Sifa za Bahasha ya Molekuli kutoka ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), ambayo huenda imesababishwa na usawa wa joto duniani. Inaonekana yuko tayari kulipuka wakati wowote. Lakini, kwa kweli, ili yeyote kati yetu apate nafasi ya kuona mwangaza wa tukio hili, Betelgeuse ilibidi aruke hadi kupasuka katika siku za Kepler na Shakespeare.

Wakati nyota kubwa inalipuka, milango ya jikoni yake yenye kemikali hupeperushwa kutoka kwenye bawaba zake. Majivu kutoka kwa makaa ya nyuklia hutawanyika pande zote, ili heliamu, kaboni, nitrojeni, oksijeni, silicon, magnesiamu, chuma, nikeli na bidhaa nyingine za fusion kuenea kwa kasi ya mamia ya kilomita kwa pili. Wakati wa harakati, viini hivi vya atomiki, vinavyofikia kiwango cha juu cha vitengo 60 vya atomiki, hupigwa kwa kiasi kikubwa na mkondo wa neutroni zenye nguvu nyingi (chembe sawa na molekuli kwa protoni, lakini bila malipo ya umeme) kutoka kwa msingi wa nyota unaoanguka..

Mara kwa mara, neutroni, ikigongana na kiini cha atomi, hujishikamanisha nayo; kama matokeo ya haya yote, mlipuko wa supernova unaambatana na usanisi wa haraka wa vitu ngumu zaidi ambavyo vinachukuliwa kuwa muhimu kwa uwepo wa maisha, na vile vile vingi vya mionzi. Baadhi ya isotopu hizi zina nusu ya maisha ya sekunde tu, zingine, kama vile ⁶⁰Fe na ²⁶Al, kuoza katika takriban miaka milioni ambayo ilichukua malezi ya nebula yetu ya protoplanetary, na ya tatu, sema. ²³⁸U, kuna njia ndefu ya kwenda: hutoa joto la kijiolojia kwa mabilioni ya miaka. Hati kuu inalingana na jumla ya idadi ya protoni na neutroni katika kiini - hii inaitwa molekuli ya atomiki.

Hiki ndicho kinachotokea wakati Betelgeuse inalipuka. Katika sekunde moja, kiini chake kitapungua hadi saizi ya nyota ya nyutroni - kitu kinene sana kwamba kijiko cha dutu yake kina uzito wa tani bilioni - na ikiwezekana kuwa shimo jeusi. Wakati huo huo, Betelgeuse italipuka takriban 10⁵⁷ neutrino, ambazo hubeba nishati haraka sana hivi kwamba wimbi la mshtuko litasambaratisha nyota.

Itakuwa kama mlipuko wa bomu la atomiki, lakini zaidi ya mara trilioni.

Kwa watazamaji kutoka Duniani, Betelgeuse itaongeza mwangaza kwa siku kadhaa hadi nyota ijaze sehemu yake ya anga na mwanga. Katika wiki chache zijazo, itafifia, na kisha kuingia kwenye nebula inayong'aa ya wingu la gesi, inayowashwa na mnyama mkubwa katikati yake.

Supernovae rangi ya kijivu ikilinganishwa na milipuko ya kilonous, ambayo hutokea wakati nyota mbili za nyutroni zinaanguka kwenye mtego wa mvuto wa pande zote na ond katika mgongano Labda ni shukrani kwa kilonovs kwamba vipengele vizito kama vile dhahabu na molybdenum vilionekana angani. … Miili hii miwili tayari ni mnene sana - kila moja ina misa ya Jua, iliyojaa ndani ya kiasi cha asteroid ya kilomita 10 - kwa hivyo muunganisho wao husababisha mawimbi ya mvuto, mawimbi katika muundo wa nafasi na wakati.

Mawimbi ya uvutano yaliyotabiriwa kwa muda mrefu yalirekodiwa kwa mara ya kwanza mwaka wa 2015 na chombo cha dola bilioni kiitwacho LIGO Wimbi la kwanza la mvuto lilirekodiwa na Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mnamo Septemba 2015. kuunganishwa kwa mashimo mawili meusi kwa umbali wa 1.3 miaka bilioni mwanga kutoka duniani. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric mvuto-wimbi uchunguzi"). Baadaye, mnamo 2017, wimbi la mvuto lilifika na tofauti ya sekunde 1.7 na mlipuko wa mionzi ya gamma iliyorekodiwa na kifaa tofauti kabisa - kama radi na mwanga wa umeme.

Inashangaza kwamba mawimbi ya mvuto na sumakuumeme (yaani, fotoni) yamesafiri kupitia nafasi na wakati kwa mabilioni ya miaka, na inaonekana kwamba yanajitegemea kabisa (mvuto na mwanga ni vitu tofauti), lakini hata hivyo walifika kwenye eneo hilo. wakati huo huo. Labda hili ni jambo dogo au la kutabirika, lakini kwangu kibinafsi, usawaziko huu wa mvuto na mwanga ulijaza umoja wa Ulimwengu na maana ya kina. Mlipuko wa miaka bilioni ya kilonova iliyopita, miaka bilioni ya nuru iliyopita, inaonekana kama sauti ya mbali ya kengele, sauti ambayo hukufanya uhisi kama haujawahi kuwa na uhusiano na wale ambao wanaweza kuwepo mahali fulani kwenye kina cha nafasi. Ni kama kuutazama mwezi, kuwafikiria wapendwa wako na kukumbuka kuwa nao wanauona.

Ikiwa ungependa kujua jinsi Ulimwengu ulivyotokea, ni wapi pengine uhai unaweza kuwepo na kwa nini sayari ni tofauti sana, hakika kitabu hiki ni kwa ajili yako. Eric Asfog anazungumza kwa kina kuhusu siku za nyuma na za baadaye za mfumo wa jua na ulimwengu kwa ujumla.

Alpina Non-Fiction inawapa wasomaji wa Lifehacker punguzo la 15% kwenye toleo la karatasi la Wakati Dunia Ilikuwa na Miezi Miwili kwa kutumia msimbo wa ofa wa TWOMOONS.