Was passiert, wenn ein Stern seine Planeten verschlingt?

Zuerst die schlechte Nachricht: In etwas weniger als 8 Milliarden Jahren die expandierende Rote-Riesen-Sonne wird die Erde verschlingen.

Von da an wird es schlimmer, wie Sie sich vorstellen können. Nicht, dass es großartig gewesen wäre, damit anzufangen; Der Prozess, bei dem die Sonne beginnt zu sterben und riesig zu werden, beginnt tatsächlich ein paar Milliarden Jahre früher. Wenn der verfügbare Wasserstoffbrennstoff im Kern der Sonne zur Neige geht, wird er sich ausdehnen und zu dem werden, was wir a nennen Unterriese, die genug Licht ausstrahlt, um die Erde zu kochen. Und ehrlich gesagt, vor Milliarden von Jahren das es wird schlimm, denn wenn Wasserstoff im Kern der Sonne in Helium umgewandelt wird, baut sich das Helium auf und wird heißer, so dass die Sonne langsam heißer wird jetzt; in etwa einer Milliarde Jahren wird es heiß genug sein, dass die Erde ihr gesamtes Wasser verlieren wird.

Oh, und gut: Um ehrlich zu sein: Selbst in hundert Millionen Jahren oder so wird die wärmende Sonne einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt auf der Erde verursachen, der sie leblos versengen wird. Also, ja.

Und doch, und doch, nichts davon ist so schlimm wie tDie Erde befindet sich physisch in der Sonne, wo wir sein werden, wenn sich unser Stern zu einem richtigen roten Riesen ausdehnt. Die Sonne wird Hunderte Millionen Jahre lang so bleiben, sodass die Erde wahrscheinlich im Laufe der Zeit spiralförmig zum Kern der Sonne hinabsinken und verbrannt werden wird.

Kunstwerke, die die Erde darstellen, die von der Sonne gekocht wird, wenn sie zu einem roten Riesen wird … vorausgesetzt, sie wird nicht verschlungen, wenn sich die Sonne ausdehnt.  Bildnachweis: Wikimedia commons/fsgregs

Kunstwerke, die die Erde darstellen, die von der Sonne gekocht wird, wenn sie zu einem roten Riesen wird … vorausgesetzt, sie wird nicht verschlungen, wenn sich die Sonne ausdehnt. Bildnachweis: Wikimedia commons/fsgregs

Kunstwerke, die die Erde darstellen, die von der Sonne gekocht wird, wenn sie zu einem roten Riesen wird … vorausgesetzt, sie wird nicht verschlungen, wenn sich die Sonne ausdehnt. Anerkennung: Wikimedia Commons/fsgregs

Auch die Erde wird die Sonne beeinflussen, aber wahrscheinlich nur minimal. Das liegt jedoch daran, dass die Erde klein ist. Wir wissen, dass einige Sterne Riesenplaneten wie Jupiter haben, die sehr nahe umkreisen – wir nennen diese Planeten heiße Jupiter – und sie werden schon früh in den Roten-Riesen-Prozess eingebunden. Studien haben gezeigt, dass sie eine tiefgreifende Wirkung auf den Stern haben können. Während sie umkreisen, erfahren sie viel Luftwiderstand, der durch das Gas des Sterns pflügt, und das kann den Stern aufwirbeln, wodurch er sich schneller dreht und seine äußeren Schichten abstößt. Das mag der Grund sein, warum so viele planetarische Nebel so fantastische Formen haben.

Eine neue Studie, die gerade veröffentlicht wurde, untersucht diesen Prozess genauindem die Physik eines Planeten in einem sonnenähnlichen Stern verwendet wird, während er stirbt, um zu sehen, welche Auswirkungen unterschiedliche Planetenmassen haben [link to paper].

Sie verwenden ausgeklügelte dreidimensionale Modelle der Hydrodynamik, der Physik, wie Gase fließen, um die Wechselwirkung eines Planeten innerhalb eines Sterns zu untersuchen. Sie messen den Staudruck, während der Planet durch das Gas des Sterns pflügt, und den Widerstand, der dazu führt, dass seine Umlaufbahn schrumpft und sich das Gas des Sterns im Gegenzug ausdehnt.

Was sie herausfanden, ist, dass, wenn der Planet groß genug ist, er dies enorm beeinflussen wird Helligkeit des Sterns. Das hat mit Energieeinsparung zu tun, der Idee, dass Energie nicht zerstört werden kann; es ändert nur seine Form von einer Art zur anderen. In diesem Fall steckt viel Energie in der Bewegung eines Planeten um den Stern. Stellen Sie sich das so vor: Es braucht nur wenig Kraftstoff, um ein Auto auf Autobahngeschwindigkeit zu beschleunigen, aber viel mehr für einen voll beladenen Sattelzug. Stellen Sie sich vor, wie viel Energie die Masse eines Planeten hat, auch wenn er mit vielen Millionen Kilometern pro Stunde umkreist!

Das ist eine enorme Energiemenge, und wenn der Planet durch die äußeren Schichten des Sterns rammt, wird die Energie auf dieses Gas übertragen. Der Stern reagiert auf diese zusätzliche Energie, indem er sich schneller dreht, aber auch heller wird. Die Astronomen fanden heraus, dass ein Planet wie Jupiter die Leuchtkraft des Sterns während mehrerer Jahre um das Hundertfache erhöhen kann, während er sich spiralförmig nähert. Ein viel größeres Objekt, wie ein Brauner Zwerg mit etwa der 80-fachen Jupitermasse, kann einen Stern bilden zehntausendmal für kurze Zeit heller, da es inspiriert! Der Höhepunkt dieses Effekts hält nur etwa ein Jahr an, was im kosmischen Maßstab sehr kurz ist, aber niedrigere Aufhellungsgrade können Jahrhunderte andauern.

NGC 6826 ist ein planetarischer Nebel, ein sterbender Stern, dessen Licht zuvor ausgestoßenes Gas um ihn herum zum Leuchten bringt.

NGC 6826 ist ein planetarischer Nebel, ein sterbender Stern, dessen Licht zuvor ausgestoßenes Gas um ihn herum zum Leuchten bringt.

NGC 6826 ist ein planetarischer Nebel, ein sterbender Stern, dessen Licht zuvor ausgestoßenes Gas um ihn herum zum Leuchten bringt. Anerkennung: Bruce Balick (U. Washington), Jason Alexander (U. Washington), Arsen Hajian (USNO), Yervant Terzian (Cornell), Mario Perinotto (U. Florence, Italien), Patrizio Patriarchi (Arcetri Observatory, Italien) und NASA/ESA

Foto: Bruce Balick (U. Washington), Jason Alexander (U. Washington), Arsen Hajian (USNO), Yervant Terzian (Cornell), Mario Perinotto (U. Florence, Italien), Patrizio Patriarchi (Arcetri Observatory, Italien) und NASA /ESA

In vielen Fällen wird so viel Energie in der äußeren Schicht des Sterns deponiert, dass sie vollständig weggeblasen werden und in den Weltraum fliegen. Sie fanden heraus, dass dies nicht passieren kann, bis sich der Stern auf etwa das Zehnfache des Sonnendurchmessers ausdehnt, denn wenn er kleiner ist, ist seine Oberflächengravitation stark genug, um das Gas festzuhalten. Wenn es sich ausdehnt, wird die Schwerkraft schwächer, wodurch das Material ausgeworfen werden kann. Sobald der Stern jedoch ein vollständig aufgeblähter roter Riese ist, kann ein Planet mit nur der zehnfachen Jupitermasse – was nicht selten ist – dazu führen, dass der Stern sein Material ausstößt.

Diese Berechnungen haben viele Feinheiten, aber am Ende zeigen sie, dass das, was mit einem Stern passiert, von seiner Masse abhängt, wie groß er ist, wenn er einen Planeten verschlingt, und wie massiv der Planet ist. Wenn diese Berechnungen weiter verfeinert werden, könnten sie Astronomen helfen, tatsächlich nach diesen Ereignissen zu suchen, die in der Galaxie auftreten. Das weltraumgestützte Gaia-Observatoriumzum Beispiel Monitore Billion von Sternen, also ist diese durch den verschlungenen Planeten verursachte Aufhellung zwar kurzlebig, es ist jedoch möglich, dass sie auf frischer Tat ertappt wird. Das wäre fantastisch.

Wenn das alles die schlechten Nachrichten sind, dann gibt es ein paar gute Nachrichten:

Wir beginnen zu verstehen, wie dieser Prozess funktioniert. Ich weiß, das ist ein kalter Trost angesichts der, äh, ziemlich düsteren Natur von all dem, aber Wissenschaft dreht sich alles darum, Dinge zu verstehen; ob sie gut oder schlecht sind, ist ein Werturteil. Aber, wenn ich ein sein darf wenig Optimistisch ist das Verstehen eines Problems der erste Schritt zur Lösung. Ich würde hoffen, dass wir, wenn Menschen – oder etwas, das uns ähnlich ist – in dieser Zukunft noch da sind, in die Galaxie vordringen und einen Planeten um einen jüngeren Stern finden können, auf dem wir leben können. Oder, wenn wir nostalgisch sind, Es gibt Möglichkeiten, die Erde langsam von der Sonne wegzubewegen, um ihren Auswirkungen entgegenzuwirken.

Das überlasse ich jedoch unseren entfernten Nachfahren. Wir haben noch Hunderte von Millionen Jahren Zeit, um die Details auszuarbeiten.

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