Що станеться з сонцем через 5 000 000 000 років?

До нашого Сонця приблизно . Кожну секунду воно випромінює енергії. Це еквівалентно вибуху 2 мільярдів “Цар-бомби” в секунду – найпотужніших водневих бомб з коли-небудь створених. Вивільнення такої енергії можливо завдяки тому, що в ядрі Сонця 700 міліонів тон водню перетворюються в 695 мільйонів тон гелію в результаті ядерного синтезу. Решта 5 мільйонів тон матерії перетворюються в чисту енергію згідно з рівнянням Ейнштейна E = M*C2. Але кожні 100 мільйонів років, Сонце стає яскравішим. Чому? Це пов’язано з накопиченням гелію в ядрі.

Історія Сонця

Сонце виникло з газової туманності. Ймовірно, під дією вибухової хвилі , яка зрушила молекули газу туманності, зіштовхнувши їх з іншими і утворивши зону підвищеної щільності.

Ця зона підвищеної щільності почала притягувати до себе менш щільні скупчення газу. Таким чином, рівновага в туманності було порушено та ніщо більше не заважало грудці газу затягнути в себе всю навколишню матерію.

Через тисячі років поглинання матерії, щільність і температура в центрі цієї протозірки досягла таких величин (15 мільйонів градусів і 150 грам/см3), що атоми водню, з яких в основному і створені туманності, почали стикатися один з одним, під дією цього тиску і з’єднуватися в атоми гелію, виділяючи енергію.

Ця енергія, випромінювана ядром зірки, змогла дати відсіч тисне на ядро зовнішнім шарам і зупинити подальше гравітаційний колапс. Настало нове рівновагу.

Поточний стан

Ядерний синтез водню в гелій відбувається тільки в ядрі нашого Сонця, тому що в зовнішніх його шарах не вистачає температури і тиску. Так, наприклад,

І навіть до такої незначної температури, зовнішні шари Сонця нагріваються енергією, що йде з ядра.

Майбутнє Сонця

Зараз Сонце світить на 48% яскравіше, ніж на початку свого існування. Протягом наступних 5 мільярдів років, яскравість Сонця збільшиться ще майже вдвічі.

Чому Сонце сяє яскравіше, якщо воно втрачає паливо і масу? Відповідь криється все в тому ж баллансе сил, який утримує Сонце від гравітаційного колапсу.

Кожну секунду, Сонце синтезує 700 мільйонів тон водню в 695 мільйонів тон гелію в своєму ядрі. Таким чином, ядро втрачає масу (0. 7% синтезованої матерії перетворюється в чисту енергію, але ще швидше воно втрачає об’єм, тому що гелій щільніше водню (молекулярна маса гелію в 4 рази більше, ніж у водню).

Сонце не може синтезувати гелій в вуглець, тому що навіть в центрі ядра недостатньо для цього температури. Тому, ядро сжимется під дією гравітації, поки тиск і температура в ньому не прискорять темп ядерного синтезу, щоб Сонце могло відбуватися те ж кількість енергії, використовуючи менше палива.

Однак, обсяг, на який зменшилася ядро, що займає матерія з наступного шару Сонця, зони променистого перенесення і вона стає досить гарячою, щоб на ній теж почався синтез водню. Ця енергія призводить до нагрівання зовнішніх шарів Сонця і їх розширення. А випромінюваної Сонцем енергії стає навіть більше.

Червоний гігант

Через 5 мільярдів років, настане момент, коли в ядрі повністю закінчиться водень. Поступового надходження водню з інших верств вже буде недостатньо, щоб потримати заповнене генієм ядро, яке інтенсивно синтезировало останні краплі гелію.

Ніщо не зупинить гравітаційний колапс зовнішніх шарів Сонця ядро. До тих пір, поки в них самих не спалахне ядерний синтез водню в гелій.

Це нагріє сонячний газ настільки, що Сонце збільшиться в десятки або сотні разів порівняно з поточними розмірами. Сонце засяє а тисячі разів інтенсивніше ніж зараз.

Однак при такому темпі ядерного синтезу, ця стадія життя Сонця триватиме лише 10 мільйонів років. За цей час, Сонце втратить 28% своєї маси за сонячного вітру – потужного випромінювання, яке розганяє частки у зовнішніх шарах достатньо, щоб вони могли подолати сонячну гравітацію і полетіти в космос.

І хоча Сонце буде випромінювати на багато більше енергії, ніж зараз, воно буде випромінювати менше енергії на одиницю площі у зв’язку з колосальним зростанням, тому його поверхня охолоне до 2400 градусів і колір зміниться з поточного на червоний. Тому дана стадія життя зірок іменується “червоний гігант”.

Синтез гелію

Через якийсь час, температура в ядрі Сонця нарешті досягне 100 мільйонів градусів, необхідних щоб синтезувати гелій в вуглець.

Синтез гелію в наповненому гелієм ядрі призведе до різкого спалаху. А потім, Сонце зменшиться до розміру, що в 10 разів перевершує поточний і буде випромінювати в 50 разів більше енергії, ніж зараз.

Воно стане помаранчевим і цей етап життя Сонця триватиме ще 100 мільйонів років.

Другий червоний гігант

Як вже можна помітити, розширення ядра призводить до звуження зовнішніх шарів, а звуження ядра призводить до розширення зовнішніх шарів. Таким чином, коли в ядрі Сонця закінчиться гелій – воно знову стане червоним гігантом у зв’язку з тим, що в його зовнішніх шарах на цей раз почнеться синтез вже гелію.

Однак, синтез гелію нестабільний. Випромінювана ним енергія зростає і падає за короткий час. Сонце буде збільшуватися в розмірі і яскравості на кілька сотень років кожні 100 000 років. Остання з таких спалахів зробить Сонце в 5000 разів яскравіше, ніж зараз і збільшить його радіус до розміру, рівного поточного відстані від Сонця до Землі.

Білий карлик

В результаті всього описаного, Сонце втратить майже половину своєї маси. Матерія, раніше становило зовнішні шари Сонця, покине його орбіту, перетвориться в газову хмару і за наступні 10 000 років – розсіється в космосі.

Все, що залишиться від Сонця – це його сильно стисле ядро, розміром із Землю, нагріте до 100 000 градусів. Кожен кубічний сантиметр цього ядра буде важити тонну. Вчені називають це “білий карлик”. І наступні трильйони років він буде остигати, поки не перетвориться в “чорний карлик”.