Pää Auringon

Source: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/end.html

Heliumleimahdus
Alussa lopun punainen jättiläinen massa Auringon tapahtuu äkillisesti. Koska helium “tuhka” edelleen kasaantuvat sen keskellä, osuus on suurempi niistä muuttuvat elektroni-degeneroitunut. Se on outo paradoksi: niinkuin uloimmat kerrokset punainen jättiläinen tähti laajenee valtavaksi mutta heikko pilvi, sen sisempi ydin supistuu alas muodostamaan haudattu valkoinen kääpiö. Lämpötila ja paine Auringon ytimessä kohota 10 kertaa niiden nykyiset arvot. Ja noin 1200000000 vuotta sen jälkeen, kun se lähtee tärkein sekvenssi, huipulla komeudessaan punaisena jättiläinen, keskellä heliumin ydin Auringon tulee riittävän massiivinen, tiheä ja kuuma, että jotain ihmeellistä tapahtuu: muutamassa minuutteja, se voi syttyä ja palaa.

Kun lämpötila ydin saavuttaa noin 100000000 astetta, helium alkaa sulauttaa hiilen reaktio tunnetaan kolmialfareaktio, koska se muuntaa kolme heliumytimiä yhdeksi hiiliatomi. Tämä luo paljon lämpöä. Toisin kun aurinko oli nuori ja sen ydin sisälsi normaali asia, lisäämällä lämpöä elektroni-degeneroitunut helium ei aiheuta sitä laajentamaan ja viileä. Kuten totesin, kun olin keskustella kvanttimekaniikka, elektroni-degeneroitunut asia käyttäytyy enemmän kuin nestettä kuin kaasua, kun lämmitetään: sen lämpötila nopeasti kohoaa, mutta se ei laajenna. Toisin sanoen itsesäätyvä mekanismi, joka pitää main-sekvenssin tähdet niin vakaa (hydrostaattinen tasapaino) on kytketty pois päältä elektroni-degeneroitunut asia. Jos lisäät lämpöä valkoinen kääpiö, se vain saa lämpimämpää.

Koska se tapahtuu, kolmialfareaktio on poikkeuksellisen hyvin riippuvainen lämpötilasta: kaksinkertaistaa lämpötila reaktion aiheuttaa se ajaa noin biljoona kertaa nopeammin! Joten, koska sulakkeen helium kuumentaa ydin, joka ei voi laajentua jäähtyä, lisääntynyt lämpötila aiheuttaa helium fuusio yhtäkkiä edetä miljoonia kertoja nopeammin, mikä hyvin nopeasti kuumentaa ydin vieläkin enemmän, mikä puolestaan ​​aiheuttaa helium sulake tavalla , perille nopeammin. . .

Lyhyesti, keskellä helium ydin räjähtää. Noin 6% elektroneja degeneroitunut helium ydin, joka nyt painaa noin 40% auringon massa, on sulautettu hiilen muutamassa minuutissa. (Tämä vastaa polttaminen noin kymmenen Maan massan heliumia sekunnissa, jos pitää pisteet.) On selvää, tähtitieteilijät kutsuvat tätä heliumleimahdus. Vuonna suunnilleen aika kuluu paahtoleipää leivos, salama vapautuu niin paljon energiaa kuin nykyinen su tuottaa 200 miljoonaan vuoteen. Klo korkeus salama, Auringon ytimessä ovat hyvin lyhyesti yhtä yhdistettyä valoisuus kaikki tähdet Linnunradan! Voisi kuvitella, että suurpalo tämän suuruusluokan olisi dramaattinen vaikutus punainen jättiläinen – ja se, tavallaan, mutta ei läheskään niin yhtäkkiä tai väkivaltaisesti kuin voisi luulla.

Tämä johtuu siitä, meillä on tapana aliarvioida vakavuus. Verrattuna uhkaava voima ydinaseissa tuottama energia pudottamalla muutaman kiviä ei ole kovin vaikuttava. Mutta itse asiassa, painovoiman energia erittäin tiheä, erittäin suuria massoja on hätkähdyttävä – se on vain meidän ihmisten rajoiteta, jotka johtuvat siitä, että elämme hintelä kivi, joka ei ole massiivinen eikä tiheä, mikä saa meidät ajattelemaan toisin.

Oletetaan otamme Maan esimerkkinä suuri, tiheä objekti, vaikka se on yhtä tiheä kuin hattara verrattuna valkoinen kääpiö. Puhaltaa maapallon kaksi kertaa sen koko – eli nostaa massa maapallon vastoin omia painovoimaa kunnes sen säde on kaksinkertaistunut – vaatisi kaikki aurinkoenergian silmiinpistävää Maan pinnalla (pelkkä 185000000000 megawattia), seuraavan 13.000.000 vuotta!

Aikana heliumleimahdus, tähti n degeneroitunut ydin lämmitetään niin intensiivisesti, että se lopulta “haihtuu”, niin sanotusti. Eli yksittäiset ytimet alkavat liikkua niin nopeasti, että ne voivat “keittää pois” ja paeta sitä. Ydin siirtyy takaisin (näyttävästi tiheä) normaali kaasun ja voimakkaasti laajenee. Valtava gravitaatio energiaa tarpeen laajentaa 100000 Maan massoja pois turmeltuneisuuteen ja jopa useita kertoja alkuperäisestä määrästä on verrattavissa energia vapauttaa heliumleimahdus. Tai toisin sanoen, lähes kaikki energia flash imeytyy titaaninen painonnosto joutua nostamaan ydin pois sen valkoisen kääpiö kunnossa. Pohjimmiltaan yksikään energia saavuttaa pinnan punainen jättiläinen, ja todellakin, jos olit tarkkailemalla punainen jättiläinen kanssa paljaalla silmällä sen helium ydin välähti yli, on epätodennäköistä, että olisit huomannut mitään.

Joten, ihmisen standardien heliumleimahdus on pettymys suutari katsella. Vuoteen galaktinen standardit kuitenkin punainen jättiläinen on ammuttu läpi sydämen. Äkillinen laajeneminen ytimen johtaa jäähdytys niin vakava, että se on jotain puhkeamista Ice Age. Jäähdytys välittömästi johtaa paljon pienempi paine vetyä polttava kuori, joka ympäröi ytimen, ja siksi on tuhoisa lasku energian tuotanto. On aikataulu, joka on lähes hetkellinen verrattuna tavalliseen aikataulussa että tähdet kulkevat (ehkä niin vähän kuin 10000 vuotta), punaisen jättiläisen halkaisija ja kirkkaus romahti alle 2% niiden entisten arvojen. Sillä tähdet massa Auringon, tulos heliumleimahdus on romahtaa osaksi oranssihtavana-keltainen tähti ehkä kymmenen kertaa nykyistä auringon halkaisija ja 40 kertaa kirkkaus. Se on melkoinen pettymys.

Pää Auringon
Lopullinen +140.000.000vuosi tai niin Auringon elämä on hyvin monimutkainen. Romahduksen jälkeen, kuten kuviossa 1, Aurinko palauttamaan itsensä tähti, jossa on kaksinkertainen energialähde: sillä on tiheä (mutta ei elektroneja degeneroitunut) hiili-happi ydin ympäröi kuori, jossa heliumia palaa hiileksi ja ulkopuolella, että se on toinen kuori, jossa vety on palava osaksi heliumia. (Ydin happi luodaan hidas fuusio välillä hiiltä ja heliumia ytimessä pinnalla. Tällöin kuljettaja tähdet, happi voi puolestaan sulake helium tehdä neon.) Helium fuusio tuottaa vain 9% enemmän energiaa per kilo vedyn fuusio , joten energiaa viisasta, Sun on edelleen pääasiassa vetyä reaktoriin. 90% sen kirkkaus tulee edelleen polttamalla vetyä.

Kuitenkin on helium ytimen ympärillä, joka nyt sanelee miten Auringon kehittyvät. Sun enemmän tai vähemmän toistoja mitä se teki niin ikääntyminen main-sekvenssin tähden, paitsi nyt hiili-heliumia sekoitus ytimen sijasta helium-vety mix. Jonkin aikaa se saavuttaa suhteellinen vakaus ja ylläpitää hydrostaattinen tasapaino uudessa inkarnaatio kuin oranssihtavana-keltainen “subgiant” tähti. Siten tähdet tässä vaiheessa niiden olemassaolosta joskus sanotaan olevan aiheesta “helium tärkein sekvenssi”. Vuodesta ohikiitävä näkökulmasta ihmisen eliniän, subgiant tähdet näyttävät rauhallinen tarpeeksi: tunnettu kirkas tähti Arcturus, jonka valo käytettiin avaamaan 1933 Chicagon maailmannäyttely, on sellainen tähti. Se ei ole muuttunut millään mitattavissa olevalla tavalla keksimisen jälkeen kaukoputken.

Mutta korkeat lämpötilat tarpeen säilyttää helium palava tarkoittaa, että aurinko voi vain polttaa helium yhdellä tavalla: hyvin nopeasti. Kuuma ydin sanelee nopea vedyn polttaminen samoin. Kun se oli normaali pääjaksossa Auringon kirkkaus pidetään melko lähellä 1,0 Lo noin yhdeksän miljardia vuotta ennen kirkastaa noin 2,7 Lo lopussa. On helium tärkein sekvenssi, Auringon kirkkaus järjestää noin 45 Lo ennen kirkastaa noin 110 Lo lopussa. Ei niin vaikuttava punaisena jättiläinen, mutta hyvin kirkas huolimatta.

Säilyttääkseen subgiant elämäntavan Auringon täytyy repiä kautta polttoainetta sen helium ydin 100 kertaa nopeammin kuin se teki sen alkuperäisen vedyn ydin. Kun vain sata miljoonaa vuotta helium tärkein sekvenssi, Sun jälleen alkaa kiivetä kohti valtakunta punainen jättiläisiä, ja samoista syistä kuin ennen. Mutta ei ole “hiili flash” vastine heliumleimahdus joka pysäytti Sun ensimmäisen kerran. Lämpötila ja paine tarvitaan sytyttää hiili-hiili fuusio on liian suuri Sun saavuttaa vaikka kuinka pakatut sen ydin tulee, niin hiili vain kertyy ja tulee yhä tiheämpää. Suuntaus että Auringon osoitti sen ensimmäisellä käyttökerralla punaisena jättiläinen, kun sen ydin murskattiin valkoinen kääpiö tiheydet jopa ulkokerrosten tuprusi kymmeniä miljoonia kilometrejä halkaisijaltaan, on pysäyttämätön nyt. Sun tulee punainen jättiläinen jälleen, tällä kertaa huippu kirkkaus yli 3000 Lo. Sen ulkokerrokset puhaltaa tarkemmin ja edelleen ulospäin, kuin radan Jupiter, vaikka sen elektroni-degeneroitunut core nopeasti kasvaa massiivisempi ja siksi pienemmät ja tiheä.

Ja lopulta tulee päivä, jona nämä kaksi osa yrityksen. Viimeisinä päivinä tähti ovat erittäin monimutkaisia, koska helium-polttava ja vety-polttava kuoret eivät pala samalla nopeudella. Kuumempi, nopeampi polttava heliumia kuori taipumus ajaa ulospäin ja saavuttavat vety-polttava kuori, ja kun se tapahtuu ei ole enää heliumia palamatta, joten heliumin kuori fizzles ulos. Mutta jättiläinen tähti nopeasti kokkeja enemmän heliumia, joka sitten kerääntyy valkoisen kääpiö ytimen kunnes se yhtäkkiä leimahtaa sisään ajettu pois helium sytytys joka on jotain vauva versio helium ydin flash. Heliumin purkaus häiritsee (sammuu) vedyn polttaminen lyhyen aikaa, ja niin se menee. Aivan lopussa, Sun kirjaimellisesti yskä itsensä hengiltä useita polttoaineena sytytyskertoja ja tukahduttivat-off fuusio extinguishments rip kautta ilmakehään.

Neljän tai viiden valtava murtuu, toisistaan noin 100000 vuotta erilleen, ulommat kerrokset Auringon erottaa ytimestä ja on täysin puhalletaan pois. Ne muodostavat valtavan, laajeneva kuoren ympärille aurinkokunnan, ja siirtyä ulospäin liittymään jälleen tähtienvälisen kaasun. Noin 45% Auringon massa jäävät tällä tavalla. Loput 55% Sunin massa pian puristetaan valkohehkuisen, ultra-tiheä ydin. Joku katsomassa Auringon kaukaa, Auringon näyttäisi nopeasti siirtyä väriä punaisesta valkoista kuin kaasumaisen huntu ympärillä nostetaan. (Termillä “nopeasti”, tietenkin tarkoitan aikajänteellä vain muutaman kerran pidempi kuin ikä pyramidit.)

Paljas pinta polttava aurinko ydin on niin kuuma, ainakin 170.000 K °, että se päästää enemmän röntgenkuvat kuin näkyvän valon. (Post-puna-jättiläistähdiksi ovat kuumimmat tähdet tiedossa, lukuun ottamatta neutronitähdet.) Sen kirkkaus on loistava 4000 Lo. Aurinko on tullut säteilyn lähde todella galaktisen ikää energiansa valaisten pakenevat kaasu ympärillä kuin valtava valomainos. Tällaisia ​​pilvet kutsutaan planetaarinen sumu, harhaanjohtava nimi, koska 18-luvun tähtitieteilijät pystyivät tuskin nähdä niitä kaukoputket aikaa ja ajattelin että ne näyttivät planeettoja. Ne ovat kauneimmat nähtävyydet tähtitieteessä. Valokuvan oikealla, sumu tunnetaan NGC 6751, on yksi suosikeistani. Valopilkku keskellä on post-puna-jättiläinen vanhempi tähti.

Yllättävää on tähti oikeassa paikassa puhaltaa pois sen uloimmat kerrokset, jotka voidaan nähdä paljain silmin. Tämä on Mira, The “Amazing One”, joten nimetty arabialainen tähtitieteilijät keskiajalla koska Mira melko virheellisesti vaihtelee yli span noin 330 päivää olemasta kirkkain tähti sen tähtikuvion (Cetus, Whale) ja yhteensä näkymättömyys. Mira on ainoa klassisen nimetty tähti, jota ei voi nähdä, paljon aikaa. Nykyaikaiset välineet paljastavat, että Mira on huomattavasti yli-laajennettu pussi syvän punainen kaasu, joka ei ole edes tarkasti pallomaisia ​​ja jotka on 2000 K °, on myös yksi hienoimmista tähdet tiedossa. Sen ilmapiiri on meneillään monimutkaisia ​​aaltoilun ja heilahtelut kuin ydin- poltto alapuolella sputters ja gasps. Siksi sen vaihtelua. Vuonna vaivaiset 500000 vuotta tai vähemmän, Mira tulee planetaarinen sumu.

Mitä Sun, ilman ulkokerrokset toimittamaan sille enemmän vetyä, se voi vain säilyttää upea näyttö sen Nebula muutaman tuhannen vuoden tuskin yli snap sormien mukaan galaktisen standardeja. Viimeinen pohjasakka polttoainetta tiheän lopulta palaa loppuun, ja ensimmäistä kertaa yli kaksitoista miljardia vuotta Sun lakkaa tuottaa energiaa. Sumu hajoaa ja häviää. Sun on tullut valkoinen kääpiö, hieman suurempi kuin
Maan mutta 200000 kertaa massiivisempi, ja miljardien vuosien ajan kaikki se tekee hitaasti jäähtyä.

Koska niiden valtava tiheys, aika kuluu valkoiset kääpiöt rauhoittua on niin suuri, että ei edes vanhin tunnettu (lähes 12 miljardia vuosi) on ehtinyt jäähtyä huomattavasti alle 5000 K °. Nämä hyvin vanha “white kääpiöt” voisi ehkä tarkemmin kutsutaan “kellertävän valkoinen” kääpiöt, mutta joka tapauksessa, Linnunrata ei sisällä “musta kääpiö”. Kaikki kymmenen miljardia tai niin valkoinen kääpiö tähteä että galaksimme on tuottanut sen jälkeen Big Bang on vielä paistaa kuitenkin hämärästi.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *