Sonce je bil vedno središče naših kozmoloških sistemov. Toda s prihodom sodobne astronomije so se ljudje zavedali dejstva, da je Sonce le ena od neštetih zvezd v našem vesolju. V bistvu gre za povsem običajen primer zvezde glavnega zaporedja tipa G (G2V, aka. 'rumeni pritlikavec'). In kot vse zvezde ima življenjsko dobo, za katero so značilni nastanek, glavno zaporedje in končna smrt.
Ta življenjska doba se je začela pred približno 4,6 milijarde let in se bo nadaljevala še približno 4,5 do 5,5 milijarde let, ko bo izčrpala zalogo vodika, helija in se zrušila v belega pritlikavka. Toda to je le skrajšana različica življenjske dobe Sonca. Kot vedno je Bog (ali hudič, odvisno od tega, koga vprašate) v podrobnostih!
Če ga razčlenimo, je Sonce približno na polovici najbolj stabilnega dela svojega življenja. V zadnjih štirih milijardah let, v katerih se je rodil planet Zemlja in celoten Osončje, je ostal relativno nespremenjen. Tako bo ostalo še štiri milijarde let, nato pa bo izčrpala zalogo vodikovega goriva. Ko se to zgodi, se bo zgodilo nekaj precej drastičnih stvari!
Rojstvo sonca:
Po navedbah Nebularna teorija Sonce in vsi planeti našega Osončja so se začeli kot velikanski oblak molekularnega plina in prahu. Nato se je pred približno 4,57 milijarde let zgodilo nekaj, kar je povzročilo zrušitev oblaka. To bi lahko bila posledica mimoidoče zvezde ali udarnih valov supernove, končni rezultat pa je bil gravitacijski kolaps v središču oblaka.
Umetnikov koncept zvezde, obdane z molekularnim oblakom, ki tvori vrtinčen disk, imenovan »protoplanetarni disk«. Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Zaradi tega kolapsa so se žepi prahu in plina začeli zbirati v gostejša območja. Ko so gostejša območja vlekla vse več snovi, je ohranitev zagona povzročila, da se je začela vrteti, medtem ko se je zaradi povečanega tlaka segrela. Večina materiala je končala v krogli na sredini, medtem ko se je preostala snov sploščila v disk, ki je krožil okoli njega.
Kroglica v središču bi sčasoma oblikovala Sonce, medtem ko bi materialni disk oblikoval planete. Sonce je preživelo približno 100.000 let kot protozvezda v kolapsu, preden so temperatura in tlaki v notranjosti vneli fuzijo v njegovem jedru. Sonce se je začelo kot a Zvezda T Bik – divje aktivna zvezda, ki je izstrelila močan sončni veter. In le nekaj milijonov let pozneje se je ustalil v sedanji obliki. Življenjski cikel Sonca se je začel.
Glavno zaporedje:
Sonce je, tako kot večina zvezd v vesolju, na glavni stopnji zaporedja svojega življenja, med katerim jedrske fuzijske reakcije v njegovem jedru spojijo vodik v helij. Vsako sekundo se 600 milijonov ton snovi pretvori v nevtrine, sončno sevanje in približno 4 x 1027Vati energije. Za Sonce se je ta proces začel pred 4,57 milijardami let in od takrat naprej na ta način ustvarja energijo.
Vendar ta proces ne more trajati večno, saj je v jedru Sonca končna količina vodika. Doslej je Sonce pretvorilo 100-kratno maso Zemlje v helij in sončno energijo. Ker se več vodika pretvori v helij, se jedro še naprej krči, kar omogoča, da se zunanje plasti Sonca premaknejo bližje središču in izkusijo močnejšo gravitacijsko silo.
Sonce, ki ga je ujelo vesoljsko plovilo NASA Solar Dynamics Observatory.
To povzroča večji pritisk na jedro, ki se mu upira posledično povečanje hitrosti fuzije. V bistvu to pomeni, da ko Sonce še naprej porablja vodik v svojem jedru, se proces fuzije pospeši in proizvodnja Sonca se poveča. Trenutno to vodi do 1-odstotnega povečanja svetilnosti vsakih 100 milijonov let in 30-odstotnega povečanja v zadnjih 4,5 milijarde let.
Čez 1,1 milijarde let bo Sonce za 10 % svetlejše kot danes, to povečanje svetilnosti pa bo pomenilo tudi povečanje toplotne energije, ki jo bo absorbirala Zemljina atmosfera. To bo sprožilo vlažen učinek tople grede tukaj na Zemlji, ki je podoben nenadnemu segrevanju, ki je Venero spremenilo v peklensko okolje, ki ga tam vidimo danes.
Čez 3,5 milijarde let bo Sonce 40 % svetlejše kot je zdaj. To povečanje bo povzročilo, da bodo oceani vreli, ledeni pokrovi se bodo trajno talili in vsa vodna para v atmosferi se bo izgubila v vesolju. V teh razmerah življenje, kot ga poznamo, ne bo moglo preživeti nikjer na površini. Skratka, planet Zemlja bo postala še ena vroča, suha Venera.
Izčrpanost jedra vodika:
Vse stvari se morajo končati. To velja za nas, to velja za Zemljo in to velja za Sonce. To se ne bo zgodilo kmalu, toda nekega dne v daljni prihodnosti bo Soncu zmanjkalo vodikovega goriva in se bo počasi sklanjalo proti smrti. To se bo začelo čez približno 5,4 milijarde let, takrat bo Sonce zapustilo glavno zaporedje svoje življenjske dobe.
Ker se vodik izčrpa v jedru, bo inertni helijev pepel, ki se je tam nabral, postal nestabilen in se zrušil pod lastno težo. To bo povzročilo, da se jedro segreje in postane gostejše, zaradi česar se bo Sonce povečalo in vstopilo v Rdeči velikan faza njegovega razvoja. Izračunano je, da bo Sonce, ki se širi, naraslo dovolj veliko, da bo zajelo orbito Merkur , Venera , in morda celo Zemlja . Tudi če bo Zemlja preživela, bo močna vročina rdečega sonca opekla naš planet in popolnoma onemogočila preživetje življenja.
Končna faza in smrt:
Ko enkrat doseže Rdeči velikan-Veja (RGB), bo Soncu ostalo približno 120 milijonov let aktivnega življenja. Toda v tem času se bo zgodilo veliko. Prvič, jedro (polno degeneriranega helija) se bo silovito vžgalo v helijevem blisku - kjer se bo približno 6 % jedra in 40 % Sončeve mase v nekaj minutah pretvorilo v ogljik.
Sonce se bo nato skrčilo na približno 10-kratno svojo trenutno velikost in 50-kratno svojo svetilnost, pri čemer bo temperatura nekoliko nižja od današnje. Naslednjih 100 milijonov let bo še naprej gorel helij v svojem jedru, dokler se ne izčrpa. Do te točke bo že v svojem Asimptotična velikanska veja (AGB) faza, kjer se bo spet razširila (tokrat veliko hitreje) in postala bolj svetleča.
V naslednjih 20 milijonih let bo Sonce postalo nestabilno in začelo izgubljati maso zaradi serije toplotnih impulzov. Ti se bodo zgodili vsakih 100.000 let ali tako, vsakič bodo postali večji in povečali svetilnost Sonca na 5000-kratnik njegove trenutne svetlosti in njegov polmer na več kot 1 AU.
Na tej točki bo Sončevo širjenje bodisi zajelo Zemljo ali pa jo bo pustilo popolnoma negostoljubno za življenje. Planeti v zunanjem sončnem sistemu se bodo verjetno dramatično spremenili, saj se več energije absorbira iz Sonca, kar povzroči sublimacijo njihovih vodnih ledov – morda tvorijo gosto atmosfero in površinske oceane. Po približno 500.000 letih bo ostala le polovica Sončeve trenutne mase in njegova zunanja ovojnica bo začela tvoriti planetarno meglico.
Evolucija po AGB bo še hitrejša, saj se izvržena masa ionizira in tvori planetarno meglico in izpostavljeno jedro doseže 30.000 K. Končna temperatura golega jedra bo več kot 100.000 K, nato pa se bo ostanek ohladil proti beli škrat . Planetarna meglica se bo razpršila v približno 10.000 letih, toda bela pritlikavka bo preživela trilijone let, preden bo zbledela v črna.
Končna usoda našega sonca:
Ko ljudje pomislijo na umiranje zvezd, običajno pridejo na misel ogromne supernove in ustvarjanje črnih lukenj. Vendar pa to ne bo tako z našim Soncem zaradi preprostega dejstva, da ni niti približno dovolj masivno. Čeprav se nam morda zdi ogromno, je Sonce zvezda z relativno nizko maso v primerjavi z nekaterimi ogromnimi zvezdami velike mase v vesolju.
Ko bo našemu Soncu zmanjkalo vodikovega goriva, se bo razširilo in postalo rdeči velikan, napihnilo svoje zunanje plasti in se nato ustalilo kot kompaktna bela pritlikava zvezda, nato pa se bo trilijone let počasi ohlajala. Če pa bi Sonce imelo približno 10-kratno svojo sedanjo maso, bi bila zadnja faza njegove življenjske dobe bistveno bolj (hm) eksplozivna.
Ko bi temu supermasivnemu Soncu v jedru zmanjkalo vodikovega goriva, bi preklopilo na pretvorbo atomov helija in nato atomov ogljika (tako kot naši). Ta proces bi se nadaljeval, pri čemer bi Sonce v koncentričnih plasteh porabilo vse težje gorivo. Vsaka plast bi trajala manj časa kot zadnja, vse do niklja – ki bi lahko pregorel le en dan.
Nato se v jedru zvezde začne kopičiti železo. Ker železo pri jedrski fuziji ne oddaja energije, zvezda ne bi imela več zunanjega pritiska v svojem jedru, da bi preprečila, da bi se zrušila navznoter. Ko bi v jedru zbrali približno 1,38-kratno maso Sonca železo, bi to katastrofalno implodiralo in sprostilo ogromno energije.
V osmih minutah, koliko časa je potrebno svetloba potuje od Sonca do Zemlje , bi nepojmljiva količina energije švignila mimo Zemlje in uničila vse v Osončju. Energija, ki se sprosti iz tega, bi lahko zadostovala, da za kratek čas zasenči galaksijo in novo meglico (npr. Rakova meglica ) bi bila vidna iz bližnjih zvezdnih sistemov, ki bi se tisoče let širila navzven.
Vse, kar bi ostalo od Sonca, bi bila hitro vrteča se nevtronska zvezda ali morda celo zvezdna črna luknja. Seveda pa to ne bo usoda našega Sonca. Glede na svojo maso se bo sčasoma sesedla v belo zvezdo, dokler sama ne izgori. In seveda se to ne bo zgodilo še približno 6 milijard let. Do te točke bo človeštvo bodisi že zdavnaj mrtvo ali pa se bo premaknilo naprej. Medtem pa nas čaka še veliko sončnih dni!
Napisali smo veliko zanimivih člankov o sonce tukaj na Universe Today. tukaj Kakšne barve je sonce? , Kakšna zvezda je sonce? , Kako sonce proizvaja energijo? , in Ali bi lahko teraformirali sonce?
Astronomy Cast ima tudi nekaj zanimivih epizod na to temo. Preverite jih - Epizoda 30: Sonce, pege in vse , Epizoda 108: Življenje sonca , Epizoda 238: Sončna dejavnost .
Za več informacij obiščite NASA-in vodnik po sončnem sistemu .
