Pergunte a Ethan #27: A Terra e a Lua sobreviverão?
Crédito da imagem: NASA / Goddard Space Center / ISS expedição 30.
Algum dia, o Sol se expandirá, engolindo Mercúrio e Vênus, e mais alguns. Vamos sobreviver?
Eles não vêem o que está por vir, quando o Sol se desvaneceu e a Lua está morta.
-J.R.R. Tolkien
É o final da semana no Starts With A Bang, e por isso estou orgulhoso de estrear no Medium nossa longa história Pergunte ao Ethan série, onde você pode me enviar seu perguntas e sugestões para tópicos. Se você tiver sorte, a próxima pergunta que respondermos pode ser a sua! Para esta semana, nossa pergunta vem de Malcolm Schongalla, que quer saber:
Dentro O futuro distante do nosso sistema solar , você menciona brevemente que o sistema Terra/Lua provavelmente será empurrado para fora e será poupado do destino ardente de nossos vizinhos internos, quando o Sol se expandir. Você pode, por favor, explicar por que isso pode acontecer?
Vamos começar no presente e falar sobre o que está por vir no futuro.
Crédito da imagem: Observatório NASA/SOHO.
Este é o nosso Sol. Uma bola gigante de plasma com cerca de 1,4 milhão de quilômetros de diâmetro, grande o suficiente para que você tenha que se alinhar 109 Terras apenas para ir de uma ponta a outra. A cada segundo que passa, o Sol funde uma incrível 4 × 10^38 prótons por segundo em hélio, que converte mais de quatro milhões de toneladas de massa em energia pelo famoso E=mc^2 de Einstein.
Tão grande quanto o Sol, e tão energético e quente quanto seu núcleo, ele tem combustível suficiente para mantê-lo queimando por um total de cerca de 10 a 12 bilhões de anos. (Estamos cerca de 4,5 bilhões de anos nisso enquanto falamos.) Mas mesmo esses 10-t0-12 bilhões de anos trazem algumas pequenas mudanças para nossa estrela-mãe.
Crédito da imagem: ESO / M. Kornmesser, via http://www.eso.org/public/usa/images/eso1337a/ .
Quando nosso Sol se formou, foi ligeiramente obscuro do que é agora, e apenas uma pequena fração de um por cento mais massivo do que é agora. O Sol não é muito diferente de qualquer uma das outras estrelas do céu noturno e – tendo estudado milhões delas – temos uma boa ideia de como elas funcionam. E descobrimos que, à medida que as estrelas envelhecem, elas passam por duas mudanças importantes:
- sua temperatura central aumenta, o que significa que eles queimam o combustível um pouco mais rapidamente e brilham mais intensamente, e
- devido aos ventos estelares sustentados, as estrelas irradiam núcleos atômicos (principalmente prótons) ao longo do tempo.
Essas mudanças são insignificantes no dia a dia, ano a ano ou mesmo milênio a milênio. Mas ao longo de bilhões de anos, começaríamos a perceber.
Crédito da imagem: Ciclo de Vida do Sol; fonte original desconhecida.
Desde o nascimento do nosso Sistema Solar, o Sol iluminou cerca de 20%, e quando outro bilhão ou dois anos se passarem, estará quente o suficiente para ferver os oceanos da Terra, provavelmente acabando com a vida como nós. know-it em nosso mundo natal. Mas as coisas realmente começam a ficar excitantes cerca de 5 a 7 bilhões de anos a partir de agora, quando o próprio núcleo de nossa estrela começar a ficar sem prótons para se fundir.
Crédito da imagem: Tom Harrison da New Mexico State University, via http://ganymede.nmsu.edu/tharriso/ast110/class18.html .
Inicialmente, o Sol poderá continuar queimando hidrogênio em uma concha ao redor do núcleo inerte, fase que durará algumas centenas de milhões de anos. Durante esse período, o Sol se expandirá para cerca de duas vezes seu tamanho original, tornando-se cinco a dez vezes mais brilhante e estrelando a emitir partículas de matéria em uma taxa maior.
Crédito da imagem: missão Ulysses-SWOOPS / NASA, via http://science1.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2008/23sep_solarwind/ .
Por que é isso? Pense em como a gravidade funciona: quanto mais longe você estiver do centro de um objeto, mais fraca será sua atração gravitacional sobre você. Lembre-se também que quando você tem muitas partículas em uma certa temperatura, suas energias seguem uma distribuição. Portanto, se a estrela for significativamente maior em tamanho, as partículas com energias cinéticas menores (e, portanto, mais partículas no total) podem escapar da estrela. Muito lentamente, nosso Sol começará a perder uma quantidade apreciável de massa. E isso afeta as órbitas gravitacionais de… bem, tudo !
Crédito da imagem: John H. Debes, 2003, via http://scienceblogs.com/catdynamics/2011/08/05/the-great-escape-planet-evolut/ .
À medida que a estrela começa a perder massa lentamente, os planetas começam a espiralar para fora, à medida que a atração gravitacional central diminui gradualmente ao longo do tempo. Todos os mundos – do Mercúrio mais interno aos gigantes gasosos, aos Objetos do Cinturão de Kuiper e além – experimentarão esse movimento espiralado para fora.
Apenas quando você pensou que isso poderia continuar suavemente (e por um longo tempo), nossa estrela-mãe incha em uma gigante vermelha e começa a fundir hélio em carbono em seu núcleo.
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Oona Räisänen ( Usuário: Mysid ), Usuário: Mrsanitazier .
Este é um processo incrivelmente energético e causa algumas mudanças intensas e notáveis no Sol muito rapidamente. Inchaço para centenas vezes o seu tamanho inicial e milhares vezes seu brilho original, o Sol terá aproximadamente o tamanho físico da órbita da Terra ao seu redor. Como resultado, Mercúrio e Vênus definitivamente ser engolido por nossa estrela. Mas e a Terra?
Talvez surpreendentemente, esta ainda seja uma questão em aberto, embora pensar sabemos a resposta.
Crédito da imagem: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), via http://www.eso.org/public/images/eso1239a/ .
O material nos arredores desta estrela gigante vermelha será mantido apenas vagamente, e uma porcentagem significativa da massa original do nosso Sol será perdida nesta fase. À medida que isso acontece, todo órbitas se moverão sensivelmente para fora, Incluindo a Terra. Devido ao relativamente perda de massa rápida e significativa que o Sol sofrerá, o sistema Terra/Lua provavelmente, neste ponto, estará localizado fora a fotosfera desta estrela gigante.
Crédito da imagem: Mark Garlick / HELAS.
Se isso não eram para perda de massa estelar durante a subgigante e (especialmente) durante a fase de gigante vermelha, muito provavelmente gostaria ser engolido por nossa estrela-mãe. Mas, até onde sabemos, a perda do Sol é o grande ganho da Terra (e da Lua): conseguimos permanecer intactos, mesmo quando nosso Sol passa pelas fases finais de seus eons como uma verdadeira estrela!
Os humanos (e a vida em geral) provavelmente não estarão por perto para vê-lo, mas talvez lhe dê um pouco de consolo e conforto saber que nosso planeta - lar da única vida no Universo que já conhecemos - será provavelmente ainda existem, mesmo quando nosso Sol não existir mais.
Crédito da imagem: nebulosa IRAS 23166+1655, via NASA / ESA / Telescópio Espacial Hubble.
E isso nos levará ao final do Ask Ethan de hoje! Tenha um pergunta ou sugestão para a próxima coluna? Avise-nos, e tu poderia ser a estrela do recurso da próxima semana!
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