Kas nutiks visoms Saulės sistemos vidinėms planetoms, nykštukinėms planetoms, dujų milžinams ir asteroidams, kai Saulė pavirs balta nykštuke? Šį klausimą šiuo metu svarsto NASA tyrėjas, kuris kuria modelį, kaip mūsų Saulės sistema galėtų vystytis, kai Saulė netenka masės ir smarkiai virsta elektronų išsigimusia žvaigžde. Pasirodo, daktaro Johno Debeso darbas turi labai įdomių pasekmių. Kadangi mes naudojame tikslesnius metodus esamoms baltosioms nykštukinėms žvaigždėms stebėti su dulkėtomis uolinių kūnų liekanomis, kurios anksčiau skriejo aplink jas, Debeso modelio rezultatai gali būti naudojami kaip palyginimas, siekiant išsiaiškinti, ar kokios nors esamos baltosios nykštukinės žvaigždės yra panašios į mūsų Saulę. gali atrodyti po 4-5 milijardų metų...
Saulės geltonosios nykštukės fazės ir raudonojo milžino fazės palyginimas
Šiandien mūsų Saulė yra sveika geltona nykštukė. Jei norite būti tikslūs, tai yra „G V žvaigždė“. Šis geltonasis nykštukas su malonumu sudegins 600 milijonų tonų vandenilioper sekundęsavo šerdyje 10 milijardų metų generuodama šviesą, kurios reikia, kad mūsų planeta būtų tinkama gyventi. Saulė yra maždaug įpusėjus šiai vandenilio deginimo fazei, todėl viskas gerai, viskas (bent jau Saulės atžvilgiu) dar ilgai nesikeis.Bet kas tada atsitiks? Kas atsitiks po 4–5 milijardų metų, kai šerdyje baigsis vandenilio atsargos? Nors mūsų Saulė nėra pakankamai didelė, kad galvotų apie išėjimą į supernovos šlovės liepsną, ji vis tiek išgyvens jaudinančią, tačiau siaubingą mirtį. Pasibaigus vandenilio deginimo fazei, Saulė išsipūs į didžiulę raudoną milžinišką žvaigždę, nes vandenilio kuro trūks, ji išsiplės 200 kartų daugiau, nei yra dabar, tikriausiai prarydama Žemę. Helis, o vėliau palaipsniui sunkesni elementai bus sulieti šerdyje ir aplink ją. Tačiau Saulė niekada nesulies anglies, o išskirs savo išorinius sluoksnius, sudarydama planetinį ūką.
Kai viskas nurims, liks mažas putojantis baltos nykštukės žvaigždės brangakmenis. Šios mažos liekanos masė bus maždaug pusė mūsų dabartinės Saulės masės, tačiau ji bus Žemės dydžio. Nereikia nė sakyti, kad baltosios nykštukės yra labai tankios, stiprios gravitacinės traukos, kuriai priešinasi ne sintezė šerdyje (kaip ir visos pagrindinės sekos žvaigždės), o elektronų degeneracijos slėgis .
Santykiniai IK Pegasi A (kairėje), IK Pegasi B (apatinis centras; balta nykštukė) ir Saulės (NASA) dydžiai
Kai Saulės sistema pasieks šį savo evoliucijos etapą, kaip ji atrodys? Kas bus su asteroidais, dujų milžinais, mėnuliais ir uolinėmis planetomis? Man labai pasisekė, kad sausio mėnesį vykusioje Amerikos astronomijos draugijos (AAS) konferencijoje Long Byče (Kalifornija) pabendravau su astrofiziku dr. Johnu Debesu iš NASA Goddardo kosminių skrydžių centro, kuris kuria n-kūno kodą, imituojantį besivystančią Saulės sistemą.Po to, kai Saulė sustabdo vandenilio sintezę savo šerdyje, ji praranda masę, kai po raudonojo milžino fazės ir vėlesnio planetinio ūko susiformavimo išmesdama išorinius sluoksnius. Apskaičiuota, kad per šį laiką Saulė neteks apie 50% savo masės, natūraliai paveikdama visą Saulės sistemą. Saulei prarandant masę, išorinės planetos (pavyzdžiui, Jupiteris) nukryps į išorę, padidindamos savo orbitos spindulius. Modeliuodamas Debesas labai rūpinasi, kad užtikrintų laipsnišką saulės masės mažėjimą, kad būtų užtikrintas modeliavimo stabilumas.
Mums liko sena Saulės sistema, kurioje vidinių planetų liko nedaug (tikėtina, kad bet ką Žemės orbitoje Saulė prarijo, kai ji išsiplėtė per raudonojo milžino fazę). Nors būsima baltoji nykštukė Saulės sistema šiandienai atrodys labai svetima, kai kurie dalykai nepasikeis. Sumažėjus Saulės masei, Jupiterio orbita galėjo atsitraukti, jis išliks planetos sunkiasvoris, sukeldamas asteroidų orbitų sutrikimus. Remiantis žinomais asteroidų duomenimis, šių uolienų gabalėlių judėjimui leidžiama vystytis ir per milijonus metų jie gali būti išmesti iš Saulės sistemos arba, dar įdomiau, pristumti arčiau baltosios nykštukės. Kai visa sistema nusistovės, asteroido juostos rezonansai sustiprės; Kirkvudo spragos (sukeliamos dėl gravitacinio rezonanso su Jupiteriu) išsiplės, o pagal Debeso modeliavimą šių tarpų kraštai dar labiau sutriks, todėl bus galima daugiau asteroidų, kuriuos bus galima sugadinti ir susmulkinti iki dulkių.
Menininkų idėja apie susmulkintą asteroidą aplink baltąją nykštuką (NASA / JPL-Caltech)
AAS konferencija buvo kupinas nuostabių baltųjų nykštukų stebėjimų tyrimų . Taip yra dėl to, kad yra daug baltųjų nykštukų kandidatų su dulkėtomis metalo sugėrimo linijomis. Tai reiškia, kad anksčiau aplink šias žvaigždes skriejo uoliniai kūnai, tačiau jie buvo susmulkinti (potvynio šlyties būdu), kad astronomai galėtų analizuoti. Šios baltųjų nykštukų sistemos gali mums padėti suprasti, kokie mechanizmai galėtų aprūpinti baltąsias nykštukes dulkėta medžiaga, netgi leidžia pažvelgti į mūsų Saulės sistemos ateitį.“Turime fizinį vaizdą apie ryšį tarp planetų sistemų ir dulkėtų baltųjų nykštukų“, – sakė Debesas, apibūdindamas savo modelį, susijusį su paslaptingais dulkėtų baltųjų nykštukų stebėjimais. “Dulkėti balti nykštukai yra tikra paslaptis! Manome, kad žinome, kas gali nutikti, bet dar neturime rūkančio ginklo.
Tačiau Debesas artėja prie galimo rūkančio ginklo radimo, savo modelį grindžia kai kuriomis pagrindinėmis šių senovinių dulkių likučių savybėmis, kad pamatytų, kaip Saulės sistema galėtų atrodyti po milijardų metų.
Taigi, iš kur atsiranda šios dulkės? Kadangi asteroidų orbitas trikdo Jupiteris, jos gali priartėti pakankamai arti, kad būtų sutrikdytos. Prilipkite per arti ir jie bus susmulkinti dėl gravitacinės šlyties, kurią sukuria kompaktiško baltojo nykštuko stataus potvynio spindulys. Tada asteroido dulkės nusėda baltojoje nykštukėje. Šių dulkių buvimas yra labai akivaizdus spektroskopinių duomenų absorbcijos linijose, leidžiančios tyrėjams daryti išvadą apie daug metalų turinčių baltųjų nykštukų akrecijos greitį. Debeso modelyje jis nustatė viršutinę ribą iki 1016g per metus ir apatinę ribą iki 1013g/metus, atitinka pastebėtus įvertinimus.
G29-38 spektrai. Ar tai gali priminti Saulės spektrus, pavirtus baltąja nykštuke? (NASA / „Spitzer“)
Jo sukurtame Saulės sistemos modelyje Jupiterio gravitacija kontroliuoja šį akrecijos greitį, stumdama asteroidus link baltosios nykštukės, o naudojant galingą superkompiuterį, kad būtų galima sekti žinomų asteroidų trikdžius ir galimą susmulkinimą, gali būti galimybė padaryti gilią išvadą. Debesas gali naudoti savo modelį, kad palygintų žinomų dulkėtų baltųjų nykštukų stebėjimus su modeliuojamais Saulės sistemos rezultatais. Remdamasis ankstesniais tyrimais (ypač Koester & Wilken, 2006 m. žurnale Astronomy & Astrophysics), Debesas rado panašią baltąją nykštukę „Saulės“.“Dėl G29-38 , kanoninis dulkėtas baltas nykštukas, jie[Cherish & Wilken]bendra masė yra 0,55 Saulės masės – apie tai, kokią masę, žmonių manymu, liks mūsų saulė, kai ji taps balta nykštuke, 'Turite pridėti. “Tačiau masės įverčiai yra šiek tiek neaiškūs – aš mačiau, kad šios konkrečios baltosios nykštukės saulės masės svyruoja nuo 0,55 iki 0,7.
Saulės ateitis? Baltoji nykštukė G29-38 (NASA)
“Kitas geras kandidatas yra DAZ[daug metalų balta nykštukė]vadinamas WD 1257+278, kuris nemato dulkių, bet yra taškas su numatoma Saulės masė – 0,54 MSaulė“, - sakė Debes. “Jo akrecijos greitis taip pat atitinka mano modelio prognozes, darant prielaidą, kad asteroido juostos masė ir būdingas trikdžių laikas, kurį radau savo modeliavime..Debesas ir toliau tobulina savo modelį, tačiau rezultatai jau dabar yra daug žadantys. Įspūdingiausia yra tai, kad mes jau galime stebėti baltąsias nykštukes, tokias kaip G29-38 arba WD 1257+278, o tai leis mums įtaigiai pažvelgti į tai, kaip atrodys mūsų Saulės sistema, kai Saulė taps balta nykštuke, išplėšiančia visus likusius asteroidus ir planetų, nes jos nuklysta per arti Saulės potvynio šlyties. Tačiau tai taip pat kelia klausimą: jei baltąsias nykštukes, tokias kaip G29-38, maitina potvynių ir atoslūgių asteroidų liekanos, ar šiose baltųjų nykštukų sistemose taip pat yra masyvių planetų, ganančių asteroidus?