Come e quando morirà il sistema solare

2024 Autore: Malcolm Clapton | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 04:01

Abbiamo ancora un po' di tempo, circa 5-7 miliardi di anni.

In precedenza, due lune ruotavano attorno alla Terra, che poi si fondevano insieme. Titano, il satellite di Saturno, è un analogo ideale del nostro pianeta, potrebbe avere vita. E gli asteroidi che si trovano tra Giove e Plutone, per qualche ragione, sono chiamati "centauri". Puoi conoscere questi e altri fatti sullo spazio dal libro "Quando la Terra aveva due lune. Pianeti cannibali, giganti di ghiaccio, comete di fango e altri luminari del cielo notturno”, che è stato recentemente pubblicato dalla casa editrice “Alpina non-fiction”.

L'ideatore di un'affascinante escursione nella storia del sistema solare è Eric Asfog, planetario e astronomo americano. L'autore non solo lavora presso il Laboratorio per lo studio dei pianeti e della luna a Tucson, ma partecipa attivamente anche alle spedizioni della NASA. Ad esempio, la missione Galileo, che ha studiato Giove e le sue lune. Lifehacker pubblica un estratto dal primo capitolo del lavoro dello scienziato.

Come un motore a combustione interna che a volte si riaccende quando inizia il freddo, il giovane Sole ha sperimentato esplosioni irregolari di alta attività per i primi milioni di anni. Le stelle che passano attraverso questo stadio di sviluppo sono chiamate stelle T Tauri dal nome di una stella attiva ben studiata nella costellazione corrispondente. Dopo aver superato lo stadio delle doglie del parto, le stelle alla fine obbediscono alla regola secondo cui le più pesanti e luminose diventano blu, enormi e molto calde, mentre le più piccole diventano rosse, fredde e opache.

Se tracci tutte le stelle conosciute su un grafico, con le stelle blu a sinistra, le stelle rosse a destra, quelle scure in basso e quelle luminose in alto, generalmente si allineeranno lungo una linea che va dall'alto a sinistra nell'angolo in basso a destra. Questa linea è chiamata la sequenza principale e il Sole giallo è proprio al centro di essa. Inoltre, la sequenza principale ha molte eccezioni, così come le propaggini, in cui risiedono giovani stelle che non si sono ancora sviluppate nella sequenza principale e vecchie stelle che l'hanno già abbandonata.

Il sole, una stella molto ordinaria, emette il suo calore e la sua luce con intensità quasi costante per 4,5 miliardi di anni. Non è piccolo come le nane rosse, che bruciano in modo estremamente economico. Ma non così grandi da bruciare in 10 milioni di anni, come accade con le giganti blu che diventano supernove.

Il nostro Sole è una buona stella e abbiamo ancora abbastanza carburante nel nostro serbatoio.

La sua luminosità sta gradualmente aumentando, essendo aumentata di circa un quarto dal suo inizio, il che l'ha leggermente spostata lungo la sequenza principale, ma non presenterai altre pretese su di essa. Naturalmente, di tanto in tanto incontriamo espulsioni di massa coronale, quando il Sole emette una bolla magnetoelettrica e bagna il nostro pianeta con flussi di radiazioni. Ironia della sorte, oggi, la nostra rete artificiale è più vulnerabile all'effetto di un'espulsione di massa coronale, perché un impulso elettromagnetico associato a questo evento può disturbare il funzionamento di ampie sezioni della rete elettrica per un periodo da alcune settimane a due anni. Nel 1859, la più grande espulsione della corona nella storia moderna provocò scintille negli uffici del telegrafo e magnifiche aurore boreali. Nel 2013, la compagnia assicurativa londinese Lloyd's ha stimato che il danno derivante da una tale emissione coronale negli Stati Uniti moderni sarebbe compreso tra 0,6 e 2,6 trilioni di dollari. … Ma rispetto a quanto accade in altri sistemi planetari, questa attività è completamente innocua.

Ma non sarà sempre così. Tra circa 5-7 miliardi di anni inizierà per noi il "crepuscolo degli dei", l'ultimo tumulto, durante il quale i pianeti lasceranno le loro orbite. Dopo aver lasciato la sequenza principale, il Sole diventerà una gigante rossa e in pochi milioni di anni inghiottirà Mercurio, Venere e forse la Terra. Quindi si contrarrà, lanciando metà della sua massa nello spazio. Gli astronomi delle stelle vicine potranno osservare nei loro cieli un "nuovo", guscio in espansione di gas scintillante che scomparirà tra qualche migliaio di anni.

Il sole non conterrà più la nuvola di Oort esterna, i cui corpi andranno a vagare nello spazio interstellare come fantasmi cosmici. Ciò che rimane della stella si contrarrà fino a diventare una nana bianca, un corpo estremamente denso che risplende di luce bianca dalla sua energia gravitazionale - appena vivo ma luminoso, delle dimensioni della Terra, ma un miliardo di volte più pesante. Crediamo che questo sia il destino del nostro sistema solare, in parte perché il Sole è una stella ordinaria, e vediamo molti esempi di tali stelle in vari stadi dell'evoluzione, e in parte perché la nostra comprensione teorica di tali processi è balzata in avanti e è in buon accordo con i risultati delle osservazioni.

Dopo che l'espansione della gigante rossa termina e il Sole diventa una nana bianca, pianeti, asteroidi e altri resti del sistema solare interno inizieranno a cadere su di esso in una spirale - prima a causa della decelerazione del gas, e poi a causa del azione delle forze di marea - fino a quando i resti superdensi le stelle non faranno a pezzi i pianeti uno per uno. Alla fine, ci sarà un disco di materiali simili alla terra, costituito principalmente dai mantelli strappati della Terra e di Venere, che scenderà a spirale sulla stella distrutta.

Questa non è solo una fantasia: gli astronomi vedono questa immagine negli indicatori spettroscopici di diverse "nane bianche inquinate" vicine, dove gli elementi che formano la roccia - magnesio, ferro, silicio, ossigeno - sono presenti nell'atmosfera della stella in quantità corrispondenti alla composizione di minerali della classe dei silicati, come l'olivina. Questo è l'ultimo promemoria dei pianeti simili alla Terra del passato.

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I pianeti che si formano attorno a stelle molto più grandi del Sole avranno un destino meno interessante. Le stelle massicce bruciano a temperature di centinaia di milioni di gradi, consumando idrogeno, elio, carbonio, azoto, ossigeno e silicio in fusione violenta. I prodotti di queste reazioni diventano elementi sempre più pesanti fino a quando la stella raggiunge uno stato critico ed esplode come una supernova, spargendo le sue parti interne intorno a diversi anni luce di diametro e formando allo stesso tempo quasi tutti gli elementi pesanti. La domanda sul futuro del sistema planetario, che avrebbe potuto formarsi attorno ad esso, si trasforma in retorica.

Ora tutti gli occhi sono puntati su Betelgeuse, una stella luminosa che forma la spalla sinistra della costellazione di Orione. Si trova a 600 anni luce dalla Terra, il che significa che non è troppo lontano, ma fortunatamente non è tra i nostri vicini più prossimi. La massa di Betelgeuse è otto volte quella del Sole e, secondo modelli evolutivi, ha circa 10 milioni di anni.

Entro un paio di settimane, l'esplosione di questa stella sarà paragonabile in luminosità allo splendore della Luna, e poi inizierà a svanire; se questo non ti ha colpito, tieni presente che da una distanza di 1 unità astronomica è come guardare una bomba all'idrogeno esplodere in un cortile vicino. Nel corso del tempo geologico, le supernove sono esplose molto più vicino alla Terra, irradiando il nostro pianeta e talvolta portando a estinzioni di massa su di esso, ma nessuna delle stelle più vicine a noi esploderà ora.

La "zona colpita" per questo tipo di supernova va dai 25 ai 50 anni luce, quindi Betelgeuse non rappresenta una minaccia per noi.

Poiché è relativamente vicina e ha dimensioni gigantesche, questa stella è la prima che siamo riusciti a vedere in dettaglio attraverso un telescopio. Sebbene la qualità delle immagini sia scarsa, mostrano che Betelgeuse è uno sferoide stranamente irregolare, simile a un pallone parzialmente sgonfio, che compie una rivoluzione sul proprio asse in 30 anni. Vediamo un enorme pennacchio o deformazione di Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties di ALMA", Astronomy & Astrophysics 609 (2018), probabilmente causato da uno squilibrio termico globale. Sembra che sia davvero pronta ad esplodere da un momento all'altro. Ma, in verità, affinché ognuno di noi abbia la possibilità di vedere la luce di questo evento, Betelgeuse ha dovuto andare in pezzi ai tempi di Keplero e Shakespeare.

Quando una stella enorme esplode, le porte della sua cucina chimica vengono spazzate via dai cardini. Le ceneri di un focolare termonucleare si disperdono in tutte le direzioni, così che elio, carbonio, azoto, ossigeno, silicio, magnesio, ferro, nichel e altri prodotti di fusione si diffondono a una velocità di centinaia di chilometri al secondo. Nel corso del movimento, questi nuclei atomici, raggiungendo una massa massima di 60 unità atomiche, vengono massicciamente bombardati da un flusso di neutroni ad alta energia (particelle uguali in massa ai protoni, ma prive di carica elettrica) provenienti dal nucleo stellare in fase di collasso..

Di tanto in tanto, un neutrone, urtando con il nucleo di un atomo, si attacca ad esso; come risultato di tutto ciò, un'esplosione di supernova è accompagnata dalla rapida sintesi di elementi più complessi che sono considerati necessari per l'esistenza della vita, oltre a molti elementi radioattivi. Alcuni di questi isotopi hanno un'emivita di pochi secondi, altri, come ⁶⁰Fe e ²⁶Al, decadimento in circa il milione di anni che ci sono voluti per la formazione della nostra nebulosa protoplanetaria, e il terzo, diciamo ²³⁸U, c'è una lunga strada da percorrere: forniscono riscaldamento geologico per miliardi di anni L'apice corrisponde al numero totale di protoni e neutroni nel nucleo - questo si chiama massa atomica.

Questo è ciò che accade quando esplode Betelgeuse. In un secondo, il suo nucleo si ridurrà alle dimensioni di una stella di neutroni - un oggetto così denso che un cucchiaino della sua sostanza pesa un miliardo di tonnellate - e forse diventerà un buco nero. Nello stesso momento, Betelgeuse esploderà a circa 10⁵⁷ neutrini, che portano via energia così rapidamente che l'onda d'urto farà a pezzi la stella.

Sarà come l'esplosione di una bomba atomica, ma trilioni di volte più forte.

Per gli osservatori della Terra, Betelgeuse aumenterà di luminosità per diversi giorni fino a quando la stella non inonderà di luce la sua parte di cielo. Nelle prossime due settimane, svanirà e poi si insinuerà nella nebulosa luminosa di una nube di gas, irradiata da un mostro compatto al centro.

Le supernovae impallidiscono rispetto alle esplosioni kilonove, che si verificano quando due stelle di neutroni cadono nella trappola dell'attrazione reciproca e si scontrano a spirale Forse è grazie alle kilonov che elementi più pesanti come l'oro e il molibdeno sono apparsi nello spazio. … Questi due corpi sono già inconcepibilmente densi - ognuno ha la massa del Sole, compresso nel volume di un asteroide di 10 chilometri - quindi la loro fusione provoca onde gravitazionali, increspature nella struttura dello spazio e del tempo.

Le onde gravitazionali previste a lungo sono state registrate per la prima volta nel 2015 con uno strumento da un miliardo di dollari chiamato LIGO La prima onda gravitazionale è stata registrata dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nel settembre 2015. la fusione di due buchi neri a una distanza di 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. (Osservatorio di onde gravitazionali laser interferometrico, "Osservatorio di onde gravitazionali laser interferometrico"). Più tardi, nel 2017, l'onda gravitazionale è arrivata con una differenza di 1,7 secondi con un'esplosione di radiazioni gamma registrata da un dispositivo completamente diverso, come un fulmine e un lampo.

È sorprendente che le onde gravitazionali ed elettromagnetiche (cioè i fotoni) abbiano viaggiato nello spazio e nel tempo per miliardi di anni, e sembra che siano completamente indipendenti l'una dall'altra (gravità e luce sono cose diverse), ma sono comunque arrivate al contemporaneamente. Forse questo è un fenomeno banale o prevedibile, ma per me personalmente, questa sincronicità di gravità e luce ha riempito l'unità dell'Universo di un significato profondo. L'esplosione di una kilonova miliardi di anni fa, un miliardo di anni luce fa, sembra il suono lontano di una campana, il cui suono ti fa sentire come mai prima d'ora una connessione con coloro che possono esistere da qualche parte nelle profondità dello spazio. È come guardare la luna, pensare ai tuoi cari e ricordare che anche loro la vedono.

Se vuoi sapere come è nato l'Universo, dove altro può esistere la vita e perché i pianeti sono così diversi, questo libro è sicuramente per te. Eric Asfog parla in dettaglio del passato e del futuro del sistema solare e del cosmo in generale.

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