כוכב זה הגיע לקץ חייו

Send

בערך 10,000 שנות אור משם, בקבוצת הכוכבים קנטאורוס, היא ערפילית פלנטרית הנקראת NGC 5307. ערפילית פלנטרית היא שריד של כוכב כמו השמש שלנו, כאשר הגיע למה שניתן לתאר כקץ חייו. תמונת האבל הזו של NGC 5307 לא רק גורמת לך לתהות על עברו של הכוכב, היא גורמת לך להרהר בעתיד השמש שלנו.

תהליך הזדקנות הכוכבים והגעה לסוף חייה הוא סיפור ארוך ואיטי, מנוקד בפרקי שינוי מהיר. ממש כמו שעשתה NGC 5307, השמש שלנו תהפוך בסופו של דבר לענק אדום, ותשליך את שכבות הגז החיצוניות שלו. כמה מיליארדי שנים בעתיד, הוא עצמו יהפוך לגמד לבן, ויאיר את שכבות הגז שהשילה כערפילית פלנטרית.

כרגע, השמש שלנו נמצאת ברצף הראשי. זה ממזג מימן להליום בתוך הליבה שלו. כתוצאה מאותה היתוך, משתחררת כמות עצומה של אנרגיה, מחממת את כדור הארץ וממשיכה את החיים כאן. (זה למעשה לא המיזוג עצמו שמייצר את מרבית החום; זו שרשרת הפרוטון-פרוטון.)

אבל כוכב הוא מעשה איזון בין הלחץ החיצוני של האיחוי, לבין הלחץ הפנימי של כוח הכובד שלו. איזון זה נקרא שיווי משקל הידרוסטטי, והוא אינו יכול להימשך לנצח.

שנה אחר שנה, מאה אחר מאה, אאונה על ידי איון, השמש ממשיכה למזג מימן להליום, לשחרר חום ולאבד מסה. למרות שכוכב כמו השמש שלנו יכול להיראות יציב ולא משתנה, שום דבר בטבע אינו משתנה. השמש ממזגת כ -600 מיליון טון מימן להליום בכל שנייה, מאבדת מסת בה היא עושה זאת. הוא מאבד מסה על ידי המרת חומר לאנרגיה, כפי שהוסבר על ידי E = mc² של איינשטיין.

זו כמות משמעותית. למעשה, בכ -4.5 מיליארד שנות חייו עד כה איבדה השמש כמות של מסה הדומה למסה של צדק.

בסופו של דבר פעולת האיזון תשתנה לנצח, מכיוון שהשמש תאבד מספיק מסה שהכוח הפנימי של כוח הכובד שלה לא יספיק בכדי להכיל את הכוח החיצוני של האיחוי שלה. הכוכב יתרחב לענק אדום.

אסטרונומים מחשבים שכאשר השמש שלנו תהפוך לענק אדום, בעוד כחמישה מיליארד שנים, היא תתרחב מספיק כדי לבלום את מרקורי, ונוס, וכנראה כדור הארץ. בהמשך לכך, השמש תהפוך לזוהרת בערך פי שניים מזו שהיא עכשיו. בשלב זה כדור הארץ יקבל מהשמש אנרגיה רבה ככל שעושה ונוס כעת. פרוגנוזה לא טובה לחיים.

לאחר שלב הענק האדום שלה, השמש תהפוך לענקית משנה. זה יהיה כפול בגודל במשך חצי מיליארד שנים. ואז מגיע שלב נוסף של חצי מיליארד שנה בו הוא מכפיל את גודלו שוב, וגם הופך להיות אלפיים פעמים בהירים יותר. בנקודה זו, השמש היא כעת עצם ענק, בהיר ומאיים, שהפך לאדום וכיל את כוכבי הלכת הפנימיים במערכת השמש.

בשלב זה השמש תהיה על הענף האדום-ענק. יהיה לו גרעין הליום מוקף בשכבת מימן. לאחר מיליארדי שנות חיים פעילים, ישארו לשמש רק כמאה מיליון שנות חיים פעילים. אבל יש הרבה פעילויות שנדחסו למאה מיליון שנה.

ראשית יש הבזק הליום, בו השמש תשרוף 40% מהמסה שלו. זה יעשה זאת על ידי המרת כ -6% מהליום בליבתו לפחמן. זה ייקח מספר דקות בלבד, סמיכות מזעזעת מול מיליארדי השנים בחיי השמש.

לאחר שאיבד את כל המסה ההיא, הוא יצטמצם לכ- 10 פעמים מגודלו הנוכחי, וכ- 50 פעמים מאור הזוהר שלו. בשלב זה, השמש נמצאת על הענף האופקי, והיא תמשיך לשרוף את הליום בליבתו במשך מאה מיליון השנים הבאות, ותהפוך למעט גדולה יותר וזוהרת יותר.

אבל עכשיו האזל של השמש אזל. ההליום בבסיסו הולך ומתרוקן, והוא מאבד יותר מסת. שום דבר לא יכול למנוע את זה מלהתרחש, והשמש תתרחב שוב, כמו שקרה כשנכנסה לראשונה לשלב הענק האדום. אבל ההתרחבות הזו תהיה מהירה הרבה יותר.

הדברים מזרזים לשמש וזה הופך לא יציב יותר ויותר. השמש שאינה ניתנת לנטייה פעם אחת נכנסת לשלבים האחרונים. זה נמצא בשלב הסניף האסימפטוטי-ענקי, והוא יבלה בערך 20 מיליון שנה בחלק המוקדם של השלב הזה. יש לו גרעין אינרטי ברובו של חמצן ופחמן, קליפה בה הליום מתמזג לכדי יותר פחמן, וקליפה נוספת בה מימן מתמזג להליום. קורים הרבה דברים.

זה יתכוון בסדרה של פולסים תרמיים ואובדן מסה. כל אחד מהפעימות הללו נמשך מאה שנה לערך ובכל אחת מהן השמש תתרחב ותהפוך לזוהרת יותר. כל דופק יהיה חזק מזה שקודם לו, ותקופה זו נמשכת כמאה אלף שנה. החישובים מראים כי ככל הנראה, השמש שלנו תחווה ארבעה מהקטניות הללו בסיום חייו.

לאחר שנעטף על ידי קטניות אלה, השמש תירגע. השמש, לכל דבר ועניין, מתה. או לפחות בתרדמת. הקטניות שופכות את שכבותיה החיצוניות, וכעת היא ננס לבן. הגמד הלבן הזה יכיל רק כ 50% מהמסה המקורית של השמש.

השמש מתה כי כבר אין היתוך. כגמד לבן הוא פולט אנרגיה מאוחסנת בלבד. זה מורכב מחומר מנוון אלקטרונים בצפיפות, ושום איחוי לא יכול להתרחש.

אבל הוא עדיין מאיר, והאנרגיה שהוא פולט מכה בשכבות הגז שהזיל במהלך פעימותיו התרמיות, מייננת את הגז ומדליקה אותו. לאחר מכן השמש שלנו תהיה ערפילית פלנטרית. וזה מחזיר אותנו ל- NGC 5307.

NGC 5307 הוא הצצה קדימה לסוף חיי השמש. ממש כמו NGC 5307, השמש שלנו תהיה יום אחד, מיליארדי שנים מהיום, רק שריד לתפארתה הקודמת ככדור פלזמה שנותן חיים. למרות שם הערפילית הפלנטרית, לא יהיו פלנטות בקרבת מקום. זה יהרס אותם במהלך הרחבותיה. יהיה רק הגז.

אבל בסופו של דבר אפילו הגז ייעלם. הוא יתרחק מהכוכב וקריר. לאחר כעשרת אלפים שנה כערפילית פלנטרית, השמש לשעבר תתמיד כגמד לבן חלוש במשך טריליוני שנים. לאחר מכן, על פי התיאוריה, השמש תהפוך לגמד שחור. זה יתקרר לחלוטין ולא יפלט אנרגיה. זה תיאורטי מכיוון שלא נצפו גמדים שחורים. לאמיתו של דבר, דרוש זמן רב יותר של כוכב להתפתח למצב הגמדי השחור ההיפותטי הזה מאשר לעידן היקום עצמו עד כה.

לגז המגורש מהערפילית הפלנטרית יש עדיין תפקיד. לאורך הכאוס שבשלבי ההתפתחות האחרונים של השמש, הוא ייצר יסודות כבדים יותר ממימן והליום באמצעות נוקלאוזינתזה מהממים. אלמנטים אלה, המכונים מתכות באסטרונומיה, יישלחו לחלל וייקלטו בתהליך היווצרות כוכבים נוסף. הם יעשירו את הכוכב הבא שייוולד ואת הכוכבים הבאים שעלולים להיווצר סביב הכוכב העתידי הזה.

השם ערפילית פלנטרית הוא לא נכון מהימים הקודמים באסטרונומיה. הם לא קשורים לכוכבי לכת בשום דרך. אבל כמה מהמשקיפים הראשונים של שרידי הכוכבים הללו, עם הטלסקופים שעמדו לרשותם באותה העת, ראו את הצורות המעוגלות והניחו שמדובר בכוכבי לכת.

עכשיו אנחנו יודעים שזה לא נכון. אנו מכירים אותם כעת במה שהם. כל אחת מהערפיליות הללו היא כמו תמונת מצב המסכמת את מיליארדי השנים שלקח כדי להגיע למצב זה. ואף על פי שמעולם לא ייצפו עיניהם האנושיות (ככל הנראה), זה הגורל הסופי של השמש שלנו.

הערה לקוראים:

יש כמות עצומה של פרטים בחייו ובמותו הסופי של כוכב. כשאנו אומרים משהו כמו "איחוי מימן בהליום משחרר חום" יש בזה הרבה יותר והרבה יותר מכפי שיכולים להתאים למאמר אחד.

אם אתה רוצה לדעת יותר על כוכבים, אני ממליץ על "חיי ומוות הכוכבים" (2013) מאת קנת ר 'לאנג. לנג הוא פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת טאפטס, והוא עושה עבודה מצוינת בהסבר כל הדברים הכוכבים.