Kraj Sunca

Original: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/end.html

Helija Flash 

Početak kraja za crvenog diva masa našeg Sunca javlja vrlo naglo. Kako su helij „pepeo” i dalje gomilaju u svom središtu, veći dio njih uključiti elektronsku degenerirati. To je čudan paradoks: kao što su vanjski slojevi crvena zvijezda div se širi u veliku, ali krhak oblaka, njegova unutarnja jezgra je ugovaranje dolje da se formira zakopanu bijeli patuljak. Temperatura i tlak u Sunčevom jezgre će lebdjeti do 10 puta njihove trenutne vrijednosti. I otprilike 1,2 milijarde godina nakon što napusti glavni slijed, na vrhuncu svoje slave kao crveni div, središte helija jezgre Sunca postat će dovoljno masivan, gust i vruć da nešto nevjerojatno će se dogoditi: u roku od nekoliko minuta, to će se zapaliti i izgorjeti.

Kada je temperatura u jezgri dosegne oko 100 milijuna stupnjeva je helij početi spojiti na ugljiku reakcija poznata kao postupak triple-alfa, jer se pretvara u tri helijem jezgre jedan atom ugljika. To stvara mnogo topline. Međutim, za razliku kada Sunce je bio mlad i njegova jezgra sadržane normalnu stvar, dodajući više topline s elektron-degenerirani helija ne uzrokuje da se proširiti i hladan. Kao što sam napomenuo, kada sam opisala kvantnu mehaniku, elektron-degenerik obzira ponaša više kao tekućine nego plin kada ga vrućina njegova temperatura brzo se diže, ali to ne proširi. Drugim riječima, samoregulirajući mehanizam koji čuva glavni slijed zvijezde tako stabilan (hidrostatski ravnoteža) je isključen u elektronskom-degenerik materije. Ako dodate toplinu bijelog patuljka, to samo postaje toplije.

Kao što se to dogodi, proces triple-alfa je izuzetno visoko temperatura ovisi: udvostručenje temperature reakcije izaziva ga da radi otprilike bilijun puta brže! Dakle, kako se spajaju helij zagrijava jezgru, koja se ne može proširiti da se ohladi, povećana temperatura uzrokuje helij fuziju naglo krene milijune puta brže, što vrlo brzo zagrijava jezgru još, što pak uzrokuje helij za osigurač put , način brže. , ,

Ukratko, središte helij osnovne eksplodira. Oko 6% od elektrone degenerirani helij jezgre, koji je do sada teži oko 40% mase solarne, fuzioniran u ugljik u roku od nekoliko minuta. (Ovo se odnosi na gori otprilike desetak Earth mase helija u sekundi, ako ste imajući rezultat.) Iz očiglednih razloga, astronomi nazivaju to helij bljesak. U otprilike vrijeme koje je potrebno da se tost pecivo, bljeskalica tisak onoliko energije koliko je naš trenutni Sunce stvara u 200 milijuna godina. Na vrhuncu bljeskalice, Sunčeva jezgra će vrlo kratko jednak kombinirani osvjetljenje svih zvijezda u galaksiji Mliječni put! Moglo bi se zamisliti da je požar ove veličine bi imati dramatičan utjecaj na crvenog diva – i to čini, na neki način, ali ne i gotovo tako naglo ili nasilno kao što možda mislite.

To je zato što smo skloni podcjenjivati ​​ozbiljnost. U odnosu na zastrašujući moć nuklearnog naoružanja, energija generira pada nekoliko stijena ne izgleda vrlo impresivno. Ali, u stvari, gravitacijska energija vrlo gusta, vrlo velike mase je zapanjujuće – to je samo naša ljudska predrasuda koja proizlazi iz činjenice da živimo na slabašan kamenčića koji nije ni masivna, niti gusta, što nas čini misle drugačije.

Pretpostavimo da ne uzeti Zemlju kao primjer velikog, guste objekta, iako je o kao gusta kao pamuk bombona u odnosu na bijelog patuljka. Napuhati Zemlju na dva puta svoje veličine – to jest, da podigne masu Zemlje protiv vlastite gravitacije dok njegov polumjer je udvostručen – će zahtijevati svu sunčevu energiju ubijao površinu Zemlje (a tek 185,000,000,000 megavata) za sljedeću 13 milijuna godina!

Tijekom helija bljeskalice, degenerik jezgra zvijezde zagrijava tako intenzivno da je konačno „isparava”, da tako kažemo. To je, pojedinačne jezgre početi se kreće tako brzo da mogu „kuhati daleko” i pobjeći ga. Jezgra se vraća u (spektakularno gustom) normalnog plina, i snažno širi. Ogromna gravitacijska energija potrebna za proširenje 100.000 Zemlja mase od degeneracije i do nekoliko puta njihov izvorni volumen je u rangu s izdavanjem energije helija bljeskalice. Ili drugim riječima, gotovo sva energija bljeskalice apsorbira titanic weight-lifting potreban za skidanje jezgre iz njegove bijele patuljak stanju. U biti nitko od energije dosegne površinu crvenog diva, i doista, ako se promatra u crvenog diva sa svojim golim okom kao njegov helij jezgra bljesnula više, malo je vjerojatno da biste primijetiti ništa.

Dakle, po ljudskim standardima, helij flash je razočaravajući neuspjeh gledati. Do galaktičkih standardima, međutim, crveni div je pucao u srce. Iznenadna širenje rezultata temeljnih hlađenje tako žestoko da je to nešto kao napad od jednog ledenog doba. Hlađenje odmah dovodi do znatno nižem tlaku vodika u ljusci-gorenje koji okružuje jezgru, te stoga na nesretan padom proizvodnje energije. Na vremenskoj skali koja je gotovo trenutna odnosu na uobičajene rokove koje zvijezde izvoditi na (možda i malo što je 10.000 godina), promjer i svjetlost crvenog div padnu na manje od 2% od svojih bivših vrijednosti. Za zvijezde od mase našeg Sunca, rezultat helija flash je kolaps u orangeish-žuta zvijezda s možda deset puta tekuće solarne promjera i 40 puta blistavosti. To je prilično comedown.

Kraj Sunca 

Konačni 140 milijuna godina od Sunca život će biti vrlo komplicirano. Nakon raspada, kao što je prikazano na slici 1, Sunce će se uspostaviti kao zvijezda s izvorom dvostruke energije: ona će imati gust (ali ne i elektron-degenerik) jezgru ugljik-kisik okružen ljuske gdje helij gori u ugljik i izvan da će imati još ljusku u kojem vodik u helij gori. (Jezgra kisika stvara se polaganim fuzije između ugljika i helija na površini jezgri, u težim zvijezda, kisik može zauzvrat osigurača s helijem da neona.) Helij fuzijski proizvodi samo 9% više energije po kilogramu kao vodika fuzija pa energetski mudar, Sunce i dalje biti uglavnom vodik reaktor. 90% njegove svjetlosti i dalje dolazi od izgaranja vodika.

Međutim, to je helij oko jezgre koja sada diktira kako će Sunce razvijati. Sunce više-manje ponavlja ono što je učinio kao stari glavna slijed zvjezdica, osim sada s ugljik-helija mix u jezgri, a ne helij-vodika mix. Za vrijeme postiže relativnu stabilnost i održava hidrostatički ravnotežu u svojoj novoj inkarnaciji kao orangeish-žute „subgiant” zvijezda. Dakle, zvijezde u ovoj fazi svog postojanja ponekad se kaže da su na „helija glavnom nizu”. Iz prolazne perspektive ljudskog života, subgiant zvijezde izgledaju dosta mirno: poznati svijetla zvijezda Arcturus, čije svjetlo se koristi za otvaranje 1933. Svjetskom sajmu u Chicagu, je takva zvijezda. To se nije promijenilo u bilo mjerljiv način od izuma teleskopa.

No, visoke temperature potrebne za održavanje helij gori znači da je Sunce samo može spaliti helij jedan način: vrlo brzo. Vruća jezgra određuje brzo vodik gori i. Kada je bio na normalnom glavnom nizu, Sunčeva svjetlost održava prilično blizu 1,0 Lo za oko devet milijardi godina prije nego što svjetlije oko 2,7 Lo na kraju. Na glavnom nizu helija, Sunčeva svjetlost će se održati na oko 45 Lo prije svjetlije oko 110 Lo na kraju. Ne tako impresivna kao crvenog diva, ali vrlo svijetle svejedno.

Zadržati svoj subgiant života Sunce mora suza u gorivu u svojoj helij jezgre 100 puta brže nego što je sa svojim originalnim vod

ika jezgre. Nakon samo sto milijuna godina na glavnom nizu helija, Sunce će opet početi penjati prema području crvenih divova, a iz istih razloga kao što je učinio prije. No, ne postoji „ugljični bljesak” ekvivalent helija bljeskalicom koja je prestala je sunce prvi put. Temperatura i tlak potreban da bi se zapaliti ugljik-ugljik fuzija je prevelika za Sunce postići bez obzira koliko komprimirani njegova jezgra postaje, tako da je ugljični samo akumulira i postaje sve gušće. Trend da se Sunce je pokazao na svojoj prvoj vožnji kao crveni div, kada je jezgra je slomiti na bijeli patuljak gustoće i kao vanjski slojevi lepršao na desetke milijuna kilometara u promjeru, sada nezaustavljiv. Sunce postaje opet crveni div, ovaj put s vrha svjetlosti iznad 3.000 Lo. Njegovi vanjski slojevi puhati sve dalje i dalje prema van, izvan orbite Jupitera, kao njegov elektron-degenerik jezgra brzo raste masivniji i stoga manje i gušća.

I na kraju dođe dan kada je dvokomponentna tvrtke. Posljednji dani zvijezde su vrlo komplicirano, jer je helij-gori i vodika spaljivanja školjke ne spali na istoj stopi. Toplije, brže sagorijevaju helijem ljuska teži za utrku prema van i prestići školjku hidrogen-gori, a kad se to dogodi više nema helija ostavi da se spali, tako da je helij ljuska fizzles van. No div zvijezda brzo kuha se više helija, koji je tada skuplja na bijelo-patuljak jezgre dok se odjednom rasplamsa u krugu daleko helij paljenja koji je nešto kao beba verziji helij jezgre bljeskalice. Helija flare-up narušava (isključuje) vodika gori za kratko vrijeme, i tako to ide. Na samom kraju, Sunce doslovno će se kašalj do smrti kao više goriva paljenje i gušio-off fuzija extinguishments rascjep kroz njegovoj atmosferi.

U četiri ili pet velikih naletima, na razmaku oko 100 tisuća godina, osim, vanjski slojevi Sunca će se odvojiti od jezgre i biti u potpunosti nestao. Oni će stvoriti ogroman, šireći omotač oko Sunčevog sustava, i premjestiti prema van kako bi ponovno na međuzvjezdani plin. Oko 45% Sunčeve mase će pobjeći na ovaj način. Preostalih 55% Sunčeve mase ubrzo je stisnut u užarenim, ultra-gustoj jezgri. Nekome promatranje Sunca izdaleka, Sunce će se pojaviti brzo pomak boje od crvene do bijele kao plinovito vela koji okružuje ga podiže. (Pod „brzo”, naravno, mislim na vremensko razdoblje samo nekoliko puta dulje nego u dobi od piramida.)

Izložena površina na žestoku sunčeve jezgre će biti tako vruće, barem 170.000 K °, koji će emitirati više x-zrake od vidljivog svjetla. (Post-crveno-divovske zvijezde su najtoplijeg zvijezde poznate, osim neutronskih zvijezda.) Njegov sjaj će biti briljantan 4000 Lo. Sunce će postati izvor zračenja uistinu galaktičke stasa, njegova energija rasvjeta ispuštenu plin oko njega kao veliki neonski znak. Takvi oblaci zovu planetarna maglica, zabludu ime, jer su astronomi 18. stoljeća jedva mogao vidjeti sa teleskopima na vrijeme i mislili da su izgledali poput planeta. Oni su među najljepše znamenitosti u astronomiji. Fotografija na desnoj strani, od maglice poznat kao NGC 6751, je jedan od mojih favorita. Svijetla točka u središtu je nakon crvenog diva roditelj zvijezda.

Zanimljivo je da postoji pravo zvijezda u trenutku izbacuje svoje vanjske slojeve što se može vidjeti golim okom. To je Mira, „Čudesna One”, tako nazvana po arapskih astronoma u srednjem vijeku, jer je Mira, a neizvjesno varira preko pedalj od otprilike 330 dana od toga da najsjajni

ja zvijezda u zviježđu (Cetus, kit) do ukupnog nevidljivosti. Mira je samo klasično zove zvijezda koje ne možete vidjeti, mnogo vremena. Moderni instrumenti otkrivaju da Mira je znatno više-proširena vrećica duboke crvene plina koji nije ni usko sferni i koja, na 2.000 K °, također je jedan od najboljih poznatih zvijezda. Njegova atmosfera prolazi kroz složene valovi i oscilacije kao nuklearnog gori ispod njega otkaže i bori. Dakle, njegova varijabilnost. Za pišljivih 500.000 godina ili manje, Mira će biti planetarna maglica.

Što se tiče Sunca, bez svojih vanjskih slojeva da ga opskrbljuju s više vodika, to može samo održavati svjež prikaz njegove maglice za nekoliko tisuća godina, jedva više nego ugriz na prstima od strane galaktičke standardima. Posljednje talog goriva na gustoj jezgri konačno će izgorjeti, a po prvi put u više od dvanaest milijardi godina Sunce će prestati proizvoditi energiju. Maglica će se raspršiti i nestati. Sunce je postao bijeli patuljak, malo veći od
Zemlje, ali 200.000 puta veću masu, a milijardama godina koje dolaze sve što će učiniti je polako ohladiti.

Zbog svoje goleme gustoće, vrijeme koje je potrebno bijeli patuljci ohladiti je tako velika da čak ni najstariji poznati (gotovo 12 milijarda godina) imali vremena da se ohladi znatno ispod 5000 K °. Ovi vrlo stare „bijelih patuljaka” mogao možda točnije zvati „žućkasto-bijeli” patuljci, ali u svakom slučaju, Mliječni put ne sadrži nikakve „crne patuljke”. Sve od deset milijardi ili tako bijelih patuljastih zvijezda koje naša galaksija je proizvedena od Velikog praska i dalje sja, ali slabo.