В созвездии Центавра, примерно в десяти тысячах световых лет от нас, . планетарная туманностьNGC 5307 – планетарная туманность, образовавшаяся после завершения жизненного цикла звезды, сходной с нашим Солнцем.
Этот снимок NGC 5307 с помощью телескопа Хаббла побуждает к размышлениям о судьбе звезд в прошлом и будущем, включая наше Солнце.
Жизнь звезды – это долгий процесс, чередующийся с периодами стремительных трансформаций. СолнцеВ конце концов станет красным гигантом, выбрасывающим наружу газовый покров.
Через несколько миллиардов лет будущее принесет превращение его в белого карлика, который будет освещать слои газа, рассеянные в виде планетарной туманности.
В настоящий момент наше Солнце находится на главной последовательности звездной эволюции, преобразуя водород в гелий в своем ядре. Этот процесс синтеза выделяет массу энергии, которая нагревает Землю и делает возможной жизнь на ней.
Звезда представляет собой равновесие сил: внешнего давления слияния и внутреннего давления собственной гравитации. Это равновесие, называемое гидростатическим, но не вечное.
В течение веков Солнце преобразует водород в гелий, производя тепло и уменьшая свою массу. Несмотря на видимую стабильность, ничего в мире не остаётся постоянным.
Каждую секунду Солнце преобразует около 600 миллионов тонн водорода в гелий, уменьшая свою массу. Это происходит потому что масса превращается в энергию, как гласит формула E=mc² Эйнштейна.
Это внушительный объем массы. За почти четыре с половиной миллиарда лет существования Солнце потеряло массу, равную массе Юпитера.
В итоге баланс изменится на века: Солнце утратит массу настолько, что собственная гравитация станет недостаточно сильной для удержания ядерного слияния. В результате звезда преобразуется в красного гиганта.
Астрономы считают, что в будущем, приблизительно через пять миллиардов лет, наше Солнце станет красным гигантом и увеличится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и, может быть, Землю.
В результате чего светило будет примерно вдвое ярче нынешнего. В это время наша планета получит от Солнца ту же энергию, что и сейчас. Венера.
После стадии красного гиганта Солнце превратится в субгиганта. В течение полумиллиарда лет его размер удвоится. Затем наступит другая фаза длительностью полмиллиарда лет, когда Солнце снова увеличится вдвое и станет ярче в две тысячи раз.
В этот миг Солнце преобразилось в массивный, сверкающий и угрожающий объект, которое вспыхнуло красным светом и поглотило близлежащие планеты.
В это время Солнце очутится на ветви красного гиганта с ядром гелия, окружённым слоем водорода. После миллиардов лет активного существования у него останется примерно 100 миллионов лет активной жизни.
Первым этапом станет гелиевая вспышка, в ходе которой Солнце сожжет 40 процентов своей массы. Для этого примерно 6% гелия в его ядре превратятся в углерод. Этот процесс займет несколько минут, что является шокирующим контрастом к миллиардам лет жизни Солнца.
Уменьшив массу, оно сократится примерно в 10 раз по размеру и в 50 раз по яркости. В это время Солнце будет находиться на горизонтальной ветви и продолжит сжигать гелий в ядре еще ста миллионов лет, становясь немного больше и ярче.
Сейчас у Солнца подходит к концу топливо. Гелий в его ядре всё сильнее истощается и теряет больше массы. Ничто не может остановить этот процесс, и Солнце снова увеличится в размерах, как это было при первой трансформации в красного гиганта.
Но это расширение будет намного быстрее.
Солнцу свойственна ускоренная эволюция, приводящая к возрастающей нестабильности. Наше когда-то неизменное Солнце переходит в заключительные стадии своего развития. В настоящий момент оно находится на асимптотической гигантской ветви и около 20 миллионов лет проведёт в начале этой фазы.
В нём преобладает инертное ядро из кислорода и углерода, есть оболочка с расплавленным гелием в большом количестве углерода, а также ещё одна оболочка, где расплавляется водород в гелии. Внутри происходят различные процессы.
В серии тепловых импульсов и потерь массы оно будет колебаться. Длится каждый импульс сто лет или немного меньше, а в каждом Солнце расширяется и становится ярче. Каждый импульс сильнее предыдущего, и этот период длится около 100 000 лет.
Расчёты показывают, что наше Солнце, возможно, подвергнется четырём таким всплескам в конце своей эволюции.
Солнце прекратит реагировать на эти импульсы. Оно либо умерло, либо находится в коме.
Импульсы лишились наружных оболочек, став белым карликом. Масса этого белого карлика составит лишь около половины первоначальной массы Солнца.
Солнце потухло, так как прекратилось ядерное слияние. Как белый карлик, оно лишь излучает накопленную энергию. Его составляют плотно упакованная электронно-вырожденная материя, и никакого нового слияния не происходит.
Солнце продолжает светить, а испускаемая им энергия воздействует на слои газа, выбрасываемые им во время тепловых всплесков. Это ионизирует газ и освещает его. Наше Солнце в итоге преобразуется в планетарную туманность. Это возвращает нас к NGC 5307.
NGC 5307 — это предсказание о судьбе нашего Солнца. Так же, как NGC 5307, наше Солнце в будущем, через миллиарды лет, превратится в остаток своей прежней славы – живой шар из плазмы.
Планетарная туманность получила своё название неслучайно, но рядом с ней нет планет — она их уничтожила бы при своем развитии. Там остаётся только газ.
И даже газ со временем исчезнет. Он удалится от звезды и остынет. По прошествии около десяти тысяч лет, будучи планетарной туманностью, старое Солнце станет бледным белым карликом на триллионы лет.
Согласно теории, после этого Солнце превратится в чёрный карлик. Оно полностью остынет и прекратит излучать энергию. Это теоретически, поскольку чёрных карликов не наблюдалось. В действительности, для того, чтобы звезда достигла гипотетического состояния чёрного карлика, требуется больше времени, чем возраст самой Вселенной.
Изгнанный газ планетарной туманности по-прежнему участвует в процессе. В ходе последней стадии эволюции Солнца это вещество формировало элементы, более тяжёлые, чем водород и гелий, благодаря звездному нуклеосинтезу.
Элементы, именуемые металлами в астрономии, отправится в космос и вовлекутся в другой процесс рождения звезды.
Название «планетарная туманность» ошибочно в астрономии. С звёздами это образование не связано. Некоторые из первых наблюдателей этих остатков звёзд с помощью доступных тогда телескопов видели округлые формы и полагали, что это планеты.
Теперь мы знаем, что это утверждение неверно. Теперь мы узнаем их такими, какими они есть. Каждая из этих туманностей напоминает снимок, суммирующий миллиарды лет, необходимых для достижения этого состояния. И хотя это никогда не будет наблюдаться человеческими глазами (вероятно), это конечная судьба нашего Солнца.
Источник: .