Bagaimana dan kapan tata surya akan mati

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 04:00

Kita masih punya sedikit waktu lagi, sekitar 5-7 miliar tahun.

Sebelumnya, dua bulan berputar mengelilingi Bumi, yang kemudian bergabung menjadi satu. Titan, satelit Saturnus, adalah analog ideal dari planet kita, mungkin memiliki kehidupan. Dan asteroid yang berada di antara Jupiter dan Pluto, untuk beberapa alasan, disebut "centaur". Anda dapat mempelajari ini dan fakta lain tentang luar angkasa dari buku “When the Earth has two Moons. Planet kanibal, raksasa es, komet lumpur, dan tokoh-tokoh langit malam lainnya”, yang baru-baru ini diterbitkan oleh penerbit“Alpina non-fiksi”.

Pencipta perjalanan yang menarik ke dalam sejarah tata surya adalah Eric Asfog, ilmuwan dan astronom planet Amerika. Penulis tidak hanya bekerja di Laboratorium Studi Planet dan Bulan di Tucson, tetapi juga aktif berpartisipasi dalam ekspedisi NASA. Misalnya, misi Galileo, yang mempelajari Jupiter dan bulan-bulannya. Lifehacker menerbitkan kutipan dari bab pertama karya ilmuwan.

Seperti mesin pembakaran internal yang terkadang menyala kembali saat mulai dingin, Matahari muda mengalami ledakan aktivitas tinggi yang tidak teratur selama beberapa juta tahun pertama. Bintang yang melewati tahap perkembangan ini disebut bintang T Tauri setelah bintang aktif yang dipelajari dengan baik di konstelasi yang sesuai. Setelah melewati tahap rasa sakit bersalin, bintang-bintang akhirnya mematuhi aturan bahwa yang paling berat dan paling terang di antara mereka menjadi biru, besar dan sangat panas, sedangkan yang terkecil menjadi merah, dingin, dan kusam.

Jika Anda memplot semua bintang yang diketahui pada grafik, dengan bintang biru di sebelah kiri, bintang merah di sebelah kanan, bintang redup di bawah, dan bintang terang di atas, mereka umumnya akan berbaris sepanjang garis dari kiri atas. pojok ke pojok kanan bawah. Garis ini disebut deret utama, dan Matahari kuning berada tepat di tengah-tengahnya. Juga, deret utama memiliki banyak pengecualian, serta cabang, di mana bintang-bintang muda yang belum berkembang ke deret utama, dan bintang-bintang tua yang telah meninggalkannya, berada.

Matahari, bintang yang sangat biasa, memancarkan panas dan cahayanya dengan intensitas yang hampir konstan selama 4,5 miliar tahun. Itu tidak sekecil katai merah, yang sangat ekonomis. Tapi tidak begitu besar untuk terbakar dalam 10 juta tahun, seperti yang terjadi dengan raksasa biru yang menjadi supernova.

Matahari kita adalah bintang yang baik, dan kita masih memiliki cukup bahan bakar di tangki kita.

Luminositasnya meningkat secara bertahap, meningkat sekitar seperempat sejak awal, yang sedikit menggesernya di sepanjang urutan utama, tetapi Anda tidak akan menyajikan klaim lain untuk itu. Tentu saja, dari waktu ke waktu kita menghadapi lontaran massa korona, ketika Matahari memuntahkan gelembung magnetoelektrik dan memandikan planet kita dengan aliran radiasi. Ironisnya, hari ini, jaringan buatan kita paling rentan terhadap efek lontaran massa koronal, karena pulsa elektromagnetik yang terkait dengan peristiwa ini dapat mengganggu pengoperasian sebagian besar jaringan listrik untuk jangka waktu dari beberapa minggu hingga dua tahun. Pada tahun 1859, lontaran korona terbesar dalam sejarah modern menyebabkan percikan api di kantor telegraf dan aurora borealis yang megah. Pada tahun 2013, perusahaan asuransi London Lloyd's memperkirakan bahwa kerusakan dari emisi koronal semacam itu di Amerika Serikat modern akan berkisar antara 0,6 hingga 2,6 triliun dolar. … Tetapi dibandingkan dengan apa yang terjadi di sistem planet lain, aktivitas ini sama sekali tidak berbahaya.

Tapi ini tidak akan selalu terjadi. Dalam waktu sekitar 5-7 miliar tahun, "senja para dewa" akan dimulai bagi kita, gejolak terakhir, di mana planet-planet akan meninggalkan orbitnya. Setelah meninggalkan deret utama, Matahari akan menjadi raksasa merah dan dalam beberapa juta tahun akan menelan Merkurius, Venus, dan mungkin Bumi. Kemudian ia akan berkontraksi, melemparkan setengah dari massanya ke luar angkasa. Para astronom dari bintang-bintang tetangga akan dapat mengamati di langit mereka cangkang gas berkilau "baru" yang mengembang yang akan menghilang dalam beberapa ribu tahun.

Matahari tidak akan lagi menahan awan Oort terluar, yang tubuhnya akan mengembara melalui ruang antarbintang sebagai hantu kosmik. Apa yang tersisa dari bintang akan berkontraksi hingga menjadi katai putih, benda yang sangat padat yang bersinar dengan cahaya putih dari energi gravitasinya - hampir tidak hidup tetapi terang, seukuran Bumi, tetapi satu miliar kali lebih berat. Kami percaya bahwa ini adalah nasib tata surya kita, sebagian karena Matahari adalah bintang biasa, dan kita melihat banyak contoh bintang seperti itu pada berbagai tahap evolusi, dan sebagian karena pemahaman teoretis kita tentang proses semacam itu telah melompat maju dan sangat sesuai dengan hasil pengamatan.

Setelah ekspansi raksasa merah berakhir dan Matahari menjadi katai putih, planet, asteroid, dan sisa-sisa tata surya bagian dalam lainnya akan mulai jatuh di atasnya dalam bentuk spiral - pertama karena perlambatan gas, dan kemudian karena aksi gaya pasang surut - sampai sisa-sisa superpadat bintang-bintang tidak akan menghancurkan planet-planet satu per satu. Pada akhirnya, akan ada piringan bahan mirip bumi, terutama terdiri dari mantel Bumi dan Venus yang terkoyak, yang akan berputar ke bawah menuju bintang yang hancur.

Ini bukan hanya fantasi: para astronom melihat gambar ini dalam indikator spektroskopi dari beberapa "katai putih tercemar" tetangga, di mana unsur-unsur pembentuk batuan - magnesium, besi, silikon, oksigen - hadir di atmosfer bintang dalam jumlah yang sesuai dengan komposisi mineral dari kelas silikat, seperti olivin. Ini adalah pengingat terakhir dari planet mirip Bumi di masa lalu.

***

Planet yang terbentuk di sekitar bintang yang jauh lebih besar dari Matahari akan memiliki nasib yang kurang menarik. Bintang masif terbakar pada suhu ratusan juta derajat, mengonsumsi hidrogen, helium, karbon, nitrogen, oksigen, dan silikon dalam fusi hebat. Produk dari reaksi ini menjadi elemen yang semakin berat hingga bintang mencapai keadaan kritis dan meledak seperti supernova, menyebarkan bagian dalamnya dengan diameter beberapa tahun cahaya dan pada saat yang sama membentuk hampir semua elemen berat. Pertanyaan tentang masa depan sistem planet, yang bisa saja terbentuk di sekitarnya, berubah menjadi pertanyaan retoris.

Sekarang semua mata tertuju pada Betelgeuse, bintang terang yang membentuk bahu kiri konstelasi Orion. Jaraknya 600 tahun cahaya dari Bumi, artinya tidak terlalu jauh, tapi untungnya, tidak di antara tetangga terdekat kita. Massa Betelgeuse adalah delapan kali massa Matahari, dan menurut model evolusi, usianya sekitar 10 juta tahun.

Dalam beberapa minggu, ledakan bintang ini akan sebanding dalam kecerahan dengan pancaran Bulan, dan kemudian akan mulai memudar; jika ini tidak membuat Anda terkesan, maka perlu diingat bahwa dari jarak 1 unit astronomi itu seperti menyaksikan bom hidrogen meledak di halaman terdekat. Selama waktu geologis, supernova telah meledak lebih dekat ke Bumi, menyinari planet kita dan kadang-kadang menyebabkan kepunahan massal di atasnya, tetapi tidak ada bintang yang paling dekat dengan kita yang akan meledak sekarang.

"Zona hit" untuk jenis supernova ini adalah dari 25 hingga 50 tahun cahaya, jadi Betelgeuse tidak menimbulkan ancaman bagi kita.

Karena jaraknya yang relatif dekat dan memiliki ukuran raksasa, bintang ini adalah yang pertama kali dapat kami lihat secara detail melalui teleskop. Meskipun kualitas gambarnya buruk, mereka menunjukkan bahwa Betelgeuse adalah bola yang anehnya tidak beraturan, menyerupai balon yang mengempis sebagian, yang membuat satu putaran pada porosnya dalam 30 tahun. Kami melihat gumpalan besar atau deformasi oleh Pierre Kervella et al., “Lingkungan Lingkar Dekat Betelgeuse V. Kecepatan Rotasi dan Properti Amplop Molekuler dari ALMA,” Astronomi & Astrofisika 609 (2018), mungkin disebabkan oleh ketidakseimbangan termal global. Sepertinya dia benar-benar siap meledak kapan saja. Tetapi, sebenarnya, agar setiap dari kita memiliki kesempatan untuk melihat cahaya dari peristiwa ini, Betelgeuse harus terbang sampai hancur di zaman Kepler dan Shakespeare.

Ketika sebuah bintang besar meledak, pintu-pintu dapur kimianya terlepas dari engselnya. Abu dari perapian termonuklir menyebar ke segala arah, sehingga helium, karbon, nitrogen, oksigen, silikon, magnesium, besi, nikel, dan produk fusi lainnya menyebar dengan kecepatan ratusan kilometer per detik. Dalam perjalanannya, inti atom ini, yang mencapai massa maksimum 60 unit atom, dibombardir secara besar-besaran oleh aliran neutron berenergi tinggi (partikel yang massanya sama dengan proton, tetapi tanpa muatan listrik) yang berasal dari inti bintang yang runtuh..

Dari waktu ke waktu, sebuah neutron, yang bertabrakan dengan inti atom, menempel padanya; sebagai hasil dari semua ini, ledakan supernova disertai dengan sintesis cepat unsur-unsur yang lebih kompleks yang dianggap perlu untuk keberadaan kehidupan, serta banyak unsur radioaktif. Beberapa isotop ini memiliki waktu paruh hanya beberapa detik, yang lain, seperti ⁶⁰Fe dan ²⁶Al, meluruh dalam waktu sekitar satu juta tahun yang dibutuhkan untuk pembentukan nebula protoplanet kita, dan yang ketiga, katakanlah ²³⁸U, ada jalan yang panjang: mereka menyediakan pemanasan geologis selama miliaran tahun. Superskrip sesuai dengan jumlah total proton dan neutron dalam nukleus - ini disebut massa atom.

Inilah yang terjadi ketika Betelgeuse meledak. Dalam sedetik, intinya akan menyusut seukuran bintang neutron - sebuah objek yang sangat padat sehingga satu sendok teh zatnya berbobot satu miliar ton - dan mungkin menjadi lubang hitam. Pada saat yang sama, Betelgeuse akan meletus sekitar 10⁵⁷ neutrino, yang membawa energi begitu cepat sehingga gelombang kejut akan merobek bintang.

Itu akan seperti ledakan bom atom, tetapi triliunan kali lebih kuat.

Bagi pengamat dari Bumi, kecerahan Betelgeuse akan meningkat selama beberapa hari hingga bintang itu membanjiri bagian langitnya dengan cahaya. Selama beberapa minggu berikutnya, ia akan memudar, dan kemudian merayap ke dalam nebula bercahaya awan gas, yang disinari oleh monster padat di tengahnya.

Supernova pucat dibandingkan dengan ledakan kilonov, yang terjadi ketika dua bintang neutron jatuh ke dalam perangkap saling tarik-menarik dan spiral menjadi tabrakan Mungkin berkat kilonov elemen yang lebih berat seperti emas dan molibdenum muncul di ruang angkasa. … Kedua benda ini sudah sangat padat - masing-masing memiliki massa Matahari, dikemas dalam volume asteroid 10 kilometer - sehingga penggabungan mereka menyebabkan gelombang gravitasi, riak dalam struktur ruang dan waktu.

Gelombang gravitasi yang diprediksi panjang pertama kali direkam pada tahun 2015 dengan instrumen bernilai miliaran dolar yang disebut LIGO. Gelombang gravitasi pertama dicatat oleh Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) pada September 2015. penggabungan dua lubang hitam pada jarak 1,3 miliar tahun cahaya dari Bumi. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravity-wave observatory"). Kemudian, pada tahun 2017, gelombang gravitasi tiba dengan selisih 1,7 detik dengan ledakan radiasi gamma yang direkam oleh perangkat yang sama sekali berbeda - seperti petir dan kilatan petir.

Sungguh menakjubkan bahwa gelombang gravitasi dan elektromagnetik (yaitu, foton) telah melakukan perjalanan melalui ruang dan waktu selama miliaran tahun, dan tampaknya mereka benar-benar independen satu sama lain (gravitasi dan cahaya adalah hal yang berbeda), tetapi tetap tiba di waktu yang sama. Mungkin ini adalah fenomena sepele atau dapat diprediksi, tetapi bagi saya pribadi, sinkronisitas gravitasi dan cahaya ini memenuhi kesatuan Semesta dengan makna yang dalam. Ledakan satu kilonova miliar tahun yang lalu, satu miliar tahun cahaya yang lalu, tampak seperti suara lonceng di kejauhan, yang suaranya membuat Anda merasa belum pernah terhubung dengan mereka yang mungkin ada di suatu tempat di kedalaman ruang. Ini seperti melihat bulan, memikirkan orang yang Anda cintai dan mengingat bahwa mereka juga melihatnya.

Jika Anda ingin tahu bagaimana Alam Semesta berasal, di mana lagi kehidupan bisa ada dan mengapa planet begitu berbeda, buku ini pasti cocok untuk Anda. Eric Asfog berbicara secara rinci tentang masa lalu dan masa depan tata surya dan kosmos secara umum.

Alpina Non-Fiction memberi pembaca Lifehacker diskon 15% untuk versi kertas When the Earth Had Two Moons menggunakan kode promo TWOMOONS.