Como e quando o sistema solar morrerá

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 04:08

Ainda temos um pouco mais de tempo, cerca de 5 a 7 bilhões de anos.

Anteriormente, duas luas giravam em torno da Terra, que então se fundiam. Titã, o satélite de Saturno, é um análogo ideal do nosso planeta, pode muito bem ter vida. E os asteróides que estão entre Júpiter e Plutão, por algum motivo, são chamados de "centauros". Você pode aprender mais sobre esses e outros fatos sobre o espaço no livro “Quando a Terra tinha duas Luas. Planetas canibais, gigantes de gelo, cometas de lama e outras luminárias do céu noturno”, que foi publicado recentemente pela editora“Alpina non-fiction”.

O criador de uma excursão fascinante pela história do sistema solar é Eric Asfog, cientista planetário e astrônomo americano. O autor não só trabalha no Laboratório para o Estudo dos Planetas e da Lua em Tucson, mas também participa ativamente das expedições da NASA. Por exemplo, a missão Galileo, que estudou Júpiter e suas luas. Lifehacker publica um trecho do primeiro capítulo da obra do cientista.

Como um motor de combustão interna que às vezes acende quando o frio é ligado, o jovem Sol experimentou explosões irregulares de alta atividade durante os primeiros milhões de anos. As estrelas que passam por esse estágio de desenvolvimento são chamadas de estrelas T Tauri, em homenagem a uma estrela ativa bem estudada na constelação correspondente. Tendo passado o estágio das dores do parto, as estrelas eventualmente obedecem à regra de que as mais pesadas e brilhantes delas se tornam azuis, enormes e muito quentes, enquanto as menores tornam-se vermelhas, frias e opacas.

Se você plotar todas as estrelas conhecidas em um gráfico, com estrelas azuis à esquerda, estrelas vermelhas à direita, escurecidas na parte inferior e brilhantes na parte superior, elas geralmente se alinharão ao longo de uma linha que vai da parte superior esquerda canto para o canto inferior direito. Essa linha é chamada de sequência principal e o Sol amarelo está bem no meio dela. Além disso, a sequência principal tem muitas exceções, bem como ramificações, onde residem estrelas jovens que ainda não se desenvolveram para a sequência principal e estrelas velhas que já a deixaram.

O sol, uma estrela muito comum, emite seu calor e luz com intensidade quase constante por 4,5 bilhões de anos. Não é tão pequena quanto as anãs vermelhas, que queimam de forma extremamente econômica. Mas não tão grande a ponto de queimar em 10 milhões de anos, como acontece com os gigantes azuis que se transformam em supernovas.

Nosso Sol é uma boa estrela e ainda temos combustível suficiente em nosso tanque.

Sua luminosidade está aumentando gradualmente, tendo aumentado cerca de um quarto desde seu início, o que a alterou ligeiramente ao longo da sequência principal, mas você não apresentará nenhuma outra reivindicação a ela. Claro, de vez em quando encontramos ejeções de massa coronal, quando o Sol expele uma bolha magnetoelétrica e banha nosso planeta com fluxos de radiação. Ironicamente, hoje, nossa rede artificial é mais vulnerável ao efeito de uma ejeção de massa coronal, porque um pulso eletromagnético associado a este evento pode interromper a operação de grandes seções da rede elétrica por um período de várias semanas a dois anos. Em 1859, a maior ejeção coronal da história moderna causou faíscas nos escritórios do telégrafo e na magnífica aurora boreal. Em 2013, a seguradora londrina Lloyd's estimou que os danos de tal emissão coronal nos Estados Unidos modernos seriam de 0,6 a 2,6 trilhões de dólares. … Mas, em comparação com o que acontece em outros sistemas planetários, essa atividade é completamente inofensiva.

Mas nem sempre será assim. Em cerca de 5 a 7 bilhões de anos, o "crepúsculo dos deuses" começará para nós, a última turbulência, durante a qual os planetas deixarão suas órbitas. Depois de deixar a sequência principal, o Sol se tornará uma gigante vermelha e em alguns milhões de anos engolfará Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra. Então ele vai se contrair, jogando metade de sua massa no espaço. Astrônomos de estrelas vizinhas poderão observar em seus céus uma "nova" camada de gás cintilante em expansão que desaparecerá em alguns milhares de anos.

O sol não manterá mais a nuvem externa de Oort, cujos corpos irão vagar pelo espaço interestelar como fantasmas cósmicos. O que resta da estrela vai se contrair até se tornar uma anã branca, um corpo extremamente denso que brilha com a luz branca de sua energia gravitacional - quase morto, mas brilhante, do tamanho da Terra, mas um bilhão de vezes mais pesado. Acreditamos que este é o destino de nosso sistema solar, em parte porque o Sol é uma estrela comum, e vemos muitos exemplos dessas estrelas em vários estágios de evolução e, em parte porque nossa compreensão teórica de tais processos deu um salto para a frente e está de acordo com os resultados das observações.

Após a expansão da gigante vermelha terminar e o Sol se tornar uma anã branca, planetas, asteróides e outros remanescentes do sistema solar interno começarão a cair sobre ele em uma espiral - primeiro devido à desaceleração do gás, e depois devido ao ação das forças das marés - até os restos superdensos, as estrelas não irão explodir os planetas em pedaços um por um. No final, haverá um disco de materiais semelhantes à Terra, consistindo principalmente dos mantos rasgados da Terra e de Vênus, que irão espiralar para baixo na estrela destruída.

Isso não é apenas uma fantasia: os astrônomos veem essa imagem nos indicadores espectroscópicos de várias "anãs brancas poluídas" vizinhas, onde os elementos formadores de rocha - magnésio, ferro, silício, oxigênio - estão presentes na atmosfera da estrela em quantidades correspondentes ao composição de minerais da classe dos silicatos, como a olivina. Este é o lembrete final dos planetas semelhantes à Terra do passado.

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Os planetas que se formam em torno de estrelas muito maiores que o Sol terão um destino menos interessante. Estrelas enormes queimam a temperaturas de centenas de milhões de graus, consumindo hidrogênio, hélio, carbono, nitrogênio, oxigênio e silício em violenta fusão. Os produtos dessas reações tornam-se elementos cada vez mais pesados até que a estrela atinge um estado crítico e explode como uma supernova, espalhando seu interior por vários anos-luz de diâmetro e ao mesmo tempo formando quase todos os elementos pesados. A questão do futuro do sistema planetário, que poderia ter se formado em torno dele, torna-se retórica.

Agora todos os olhos estão fixos em Betelgeuse, uma estrela brilhante que forma o ombro esquerdo da constelação de Órion. Está a 600 anos-luz de distância da Terra, o que significa que não está muito longe, mas, felizmente, não está entre nossos vizinhos mais próximos. A massa de Betelgeuse é oito vezes a do Sol e, de acordo com os modelos evolutivos, tem cerca de 10 milhões de anos.

Dentro de algumas semanas, a explosão desta estrela será comparável em brilho ao brilho da Lua, e então começará a desaparecer; se isso não o impressionou, lembre-se de que à distância de 1 unidade astronômica é como assistir a uma bomba de hidrogênio explodir em um quintal próximo. Ao longo do tempo geológico, as supernovas explodiram muito mais perto da Terra, irradiando nosso planeta e às vezes levando a extinções em massa nele, mas nenhuma das estrelas mais próximas de nós vai explodir agora.

A "zona de sucesso" para este tipo de supernova é de 25 a 50 anos-luz, então Betelgeuse não representa uma ameaça para nós.

Por estar relativamente próxima e ter um tamanho gigantesco, esta estrela foi a primeira que pudemos ver em detalhes através de um telescópio. Embora a qualidade das imagens seja ruim, eles mostram que Betelgeuse é um esferóide estranhamente irregular, semelhante a um balão parcialmente esvaziado, que faz uma revolução em seu eixo em 30 anos. Vemos uma enorme pluma ou deformação por Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties de ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), possivelmente causada por desequilíbrio térmico global. Parece que ela está realmente pronta para explodir a qualquer momento. Mas, na verdade, para que qualquer um de nós tivesse a chance de ver a luz desse evento, Betelgeuse teve que voar em pedaços nos dias de Kepler e Shakespeare.

Quando uma estrela enorme explode, as portas de sua cozinha química são arrancadas de suas dobradiças. As cinzas de uma lareira termonuclear se espalham em todas as direções, de modo que hélio, carbono, nitrogênio, oxigênio, silício, magnésio, ferro, níquel e outros produtos de fusão se espalham a uma velocidade de centenas de quilômetros por segundo. No curso do movimento, esses núcleos atômicos, atingindo uma massa máxima de 60 unidades atômicas, são massivamente bombardeados por um fluxo de nêutrons de alta energia (partículas iguais em massa aos prótons, mas sem carga elétrica) emanando do núcleo estelar em colapso.

De vez em quando, um nêutron, colidindo com o núcleo de um átomo, se liga a ele; como resultado de tudo isso, uma explosão de supernova é acompanhada pela rápida síntese de elementos mais complexos que são considerados necessários para a existência de vida, bem como muitos outros radioativos. Alguns desses isótopos têm meia-vida de apenas alguns segundos, outros, como ⁶⁰Fe e ²⁶Al, decai em cerca de um milhão de anos que levou a formação de nossa nebulosa protoplanetária, e a terceira, digamos ²³⁸U, há um longo caminho a percorrer: eles fornecem aquecimento geológico por bilhões de anos. O sobrescrito corresponde ao número total de prótons e nêutrons no núcleo - isso é chamado de massa atômica.

Isso é o que acontece quando Betelgeuse explode. Em um segundo, seu núcleo encolherá para o tamanho de uma estrela de nêutrons - um objeto tão denso que uma colher de chá de sua substância pesa um bilhão de toneladas - e possivelmente se tornará um buraco negro. No mesmo momento, Betelgeuse explodirá cerca de 10⁵⁷ neutrinos, que carregam energia tão rapidamente que a onda de choque vai destruir a estrela.

Será como a explosão de uma bomba atômica, mas trilhões de vezes mais forte.

Para observadores da Terra, Betelgeuse aumentará em brilho ao longo de vários dias até que a estrela inunde sua parte do céu com luz. Nas próximas semanas, ele vai desaparecer e, em seguida, rastejar para a nebulosa brilhante de uma nuvem de gás, irradiada por um monstro compacto em seu centro.

As supernovas empalidecem em comparação com as explosões kilonous, que ocorrem quando duas estrelas de nêutrons caem na armadilha da atração mútua e colidem em espiral. Talvez seja graças aos kilonovs que elementos mais pesados como ouro e molibdênio apareceram no espaço. … Esses dois corpos já são inconcebivelmente densos - cada um tem a massa do Sol, compactada no volume de um asteróide de 10 quilômetros - então sua fusão causa ondas gravitacionais, ondulações na estrutura do espaço e do tempo.

As ondas gravitacionais há muito previstas foram registradas pela primeira vez em 2015 com um instrumento de bilhões de dólares chamado LIGO. A primeira onda gravitacional foi registrada pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) em setembro de 2015. a fusão de dois buracos negros a uma distância de 1,3 bilhões de anos-luz da Terra. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Posteriormente, em 2017, a onda gravitacional chegou com uma diferença de 1,7 segundo com uma explosão de radiação gama registrada por um dispositivo completamente diferente - como um raio e um relâmpago.

É incrível que as ondas gravitacionais e eletromagnéticas (ou seja, os fótons) tenham viajado através do espaço e do tempo por bilhões de anos, e parece que são completamente independentes uma da outra (gravidade e luz são coisas diferentes), mas mesmo assim chegaram ao mesmo tempo. Talvez este seja um fenômeno trivial ou previsível, mas para mim pessoalmente, essa sincronicidade de gravidade e luz encheu a unidade do Universo com um significado profundo. A explosão de um kilonova bilhão de anos atrás, um bilhão de anos-luz atrás, parece o som distante de um sino, o som que faz você se sentir como nunca antes uma conexão com aqueles que podem existir em algum lugar nas profundezas do espaço. É como olhar para a lua, pensar em seus entes queridos e lembrar que eles também a vêem.

Se você quer saber como o Universo se originou, onde mais vida pode existir e por que os planetas são tão diferentes, este livro é definitivamente para você. Eric Asfog fala em detalhes sobre o passado e o futuro do sistema solar e do cosmos em geral.

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