Космос

Астрономы проясняют будущее Солнца и его конец


Объединив астрометрические и фотометрические данные со спутника ESA Gaia о звездах в Млечном Пути, стало возможным точно определить временную шкалу будущего Солнца. Или, по крайней мере, эта точность является хорошей оценкой.

Ослепительный прогресс ядерной астрофизики после Второй мировой войны, дополнивший столь же быстрое создание в 1930-х годах теории строения звезд, дал нам ключи к изучению жизни и смерти звезд, включая, конечно, ту, которая волнует нас больше всего — Солнце.

Однако в этих вопросах еще много неизвестного, и мы знаем, что третий этап публикации спутника ЕКА Gaia 13 июня 2022 года будет полезен в этом отношении. Gaia — это астрометрическая миссия, призванная обеспечить нас более точными определениями скоростей и положения в Млечном Пути более миллиарда звезд.

Gaia также позволит определить видимую яркость и цвет этих звезд. Поскольку температура определяет цвет звезды в соответствии с законом смещения Вина, а расстояние до звезды известно, можно вывести абсолютную светимость и более точно составить версию знаменитой диаграммы датского и американского астрономов Эйнара Герцшпрунга и Генри Норриса Рассела.

Более четырех миллионов звезд в радиусе пяти тысяч световых лет от Солнца нанесены на эту диаграмму с использованием информации об их яркости, цвете и расстоянии, полученной в результате второго выпуска данных со спутника Gaia ЕКА. Она известна как диаграмма Герцшпрунга-Рассела в честь астрономов, разработавших ее в начале 20 века, и является фундаментальным инструментом для изучения звездных популяций и их эволюции.

Они предложили ее независимо друг от друга в начале 1910-х годов, и первоначальной целью было показать, как известные звезды в Млечном Пути распределены на диаграмме, дающей светимость и спектральный класс этих звезд или их абсолютную величину как функцию их температуры. В результате получается зеркальное изображение z-распределения с поперечной полосой, в которой сосредоточено большинство звезд и которая называется главной последовательностью.

Звезды разных масс проводят большую часть своей жизни в этой полосе с момента рождения, но затем они будут меняться местами, пока не покинут главную последовательность в конце жизни. Поэтому более точное определение диаграммы Герцшпрунга-Рассела повлияет на то, что мы знаем о жизни и смерти звезд.

5863 аналога Солнца, обнаруженных Gaia

В недавнем пресс-релизе ЕКА Орлах Криви, астроном из Обсерватории Лазурного берега, объясняет, что это действительно произошло, отчасти благодаря работе, которую она и ее коллеги провели на основе последних данных Gaia. Эта новая диаграмма содержит так много очень точной информации, что астрономы смогли определить мелкие детали, которые никогда не были замечены ранее, что позволило им узнать больше о судьбе Солнца.

Для этого Орлах и ее коллеги искали звезды с температурой, поверхностной гравитацией, составом, массой и радиусом, которые похожи на нынешнее Солнце. Они нашли в данных Gaia 5 863 звезды, которые соответствовали их критериям. Но поскольку эти солнечные аналоги не все расположены в одних и тех же местах на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, мы можем сделать вывод, что они представляют собой разные точки на прошлой и будущей эволюционной траектории нашей звезды.

Действительно, в то время как масса звезды относительно мало меняется в течение ее жизни, температура и размер звезды значительно меняются по мере ее старения, становясь, например, красным гигантом, затем белым карликом. Эти изменения определяются типами реакций ядерного синтеза, происходящих в звезде, например, началом слияния атомов гелия, и местом протекания этих реакций в звезде.

Новые статистические данные говорят о том, что Солнце достигнет максимальной температуры чуть менее чем через 4 миллиарда лет и станет красным гигантом от одного до трех миллиардов лет спустя. Земля станет непригодной для жизни задолго до этого, поскольку эволюция светила Солнца приведет к испарению океанов примерно через миллиард лет.

Диаграммы Герцшпрунга-Рассела, построенные по данным Gaia. Показан эволюционный путь Солнца, выведенный на основе эволюции аналогичных звезд в данных Gaia.

Back to top button