Comment et quand le système solaire mourra

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 03:55

Il nous reste encore un peu de temps, environ 5 à 7 milliards d'années.

Auparavant, deux lunes tournaient autour de la Terre, qui ont ensuite fusionné. Titan, le satellite de Saturne, est un analogue idéal de notre planète, il pourrait bien avoir la vie. Et les astéroïdes qui se trouvent entre Jupiter et Pluton, pour une raison quelconque, sont appelés "centaures". Vous pouvez en apprendre davantage sur ces faits et d'autres sur l'espace dans le livre «Quand la Terre avait deux lunes. Planètes cannibales, géantes de glace, comètes de boue et autres luminaires du ciel nocturne », qui a récemment été publié par la maison d'édition« Alpina non-fiction ».

Le créateur d'une fascinante excursion dans l'histoire du système solaire est Eric Asfog, planétologue et astronome américain. L'auteur travaille non seulement au Laboratoire d'étude des planètes et de la Lune à Tucson, mais participe également activement aux expéditions de la NASA. Par exemple, la mission Galileo, qui a étudié Jupiter et ses lunes. Lifehacker publie un extrait du premier chapitre des travaux du scientifique.

Comme un moteur à combustion interne qui s'embrase parfois au démarrage à froid, le jeune Soleil a connu des sursauts irréguliers de haute activité pendant les premiers millions d'années. Les étoiles passant par ce stade de développement sont appelées étoiles T Tauri d'après une étoile active bien étudiée dans la constellation correspondante. Après avoir dépassé le stade des douleurs de l'enfantement, les étoiles finissent par obéir à la règle selon laquelle les plus lourdes et les plus brillantes d'entre elles deviennent bleues, énormes et très chaudes, tandis que les plus petites deviennent rouges, froides et ternes.

Si vous tracez toutes les étoiles connues sur un graphique, avec des étoiles bleues à gauche, des étoiles rouges à droite, des étoiles faibles en bas et des étoiles brillantes en haut, elles s'aligneront généralement le long d'une ligne partant du haut à gauche coin en bas à droite. Cette ligne s'appelle la séquence principale, et le soleil jaune est juste au milieu de celle-ci. En outre, la séquence principale a de nombreuses exceptions, ainsi que des ramifications, où résident les jeunes étoiles qui ne se sont pas encore développées jusqu'à la séquence principale et les vieilles étoiles qui l'ont déjà quittée.

Le soleil, une étoile très ordinaire, émet sa chaleur et sa lumière avec une intensité presque constante pendant 4,5 milliards d'années. Il n'est pas aussi petit que les naines rouges, qui brûlent de manière extrêmement économique. Mais pas assez gros pour brûler en 10 millions d'années, comme c'est le cas avec les géantes bleues qui deviennent des supernovae.

Notre Soleil est une bonne étoile et nous avons encore assez de carburant dans notre réservoir.

Sa luminosité augmente progressivement, ayant augmenté d'environ un quart depuis sa création, ce qui l'a légèrement décalée le long de la séquence principale, mais vous ne présenterez aucune autre revendication. Bien sûr, de temps en temps, nous rencontrons des éjections de masse coronale, lorsque le Soleil crache une bulle magnétoélectrique et baigne notre planète de flux de rayonnement. Ironiquement, aujourd'hui, notre réseau artificiel est le plus vulnérable à l'effet d'une éjection de masse coronale, car une impulsion électromagnétique associée à cet événement peut perturber le fonctionnement de grandes sections du réseau électrique pendant une période de plusieurs semaines à deux ans. En 1859, la plus grande éjection coronale de l'histoire moderne provoqua des étincelles dans les bureaux télégraphiques et de magnifiques aurores boréales. En 2013, la compagnie d'assurance londonienne Lloyd's estimait que les dommages d'une telle émission coronale dans les États-Unis modernes seraient de 0,6 à 2,6 billions de dollars. … Mais par rapport à ce qui se passe dans d'autres systèmes planétaires, cette activité est totalement inoffensive.

Mais ce ne sera pas toujours le cas. Dans environ 5 à 7 milliards d'années, commencera pour nous le "crépuscule des dieux", la dernière tourmente, durant laquelle les planètes quitteront leurs orbites. Après avoir quitté la séquence principale, le Soleil deviendra une géante rouge et dans quelques millions d'années engloutira Mercure, Vénus et peut-être la Terre. Ensuite, il se contractera, jetant la moitié de sa masse dans l'espace. Les astronomes des étoiles voisines pourront observer dans leur ciel une "nouvelle" coquille de gaz étincelant en expansion qui disparaîtra dans quelques milliers d'années.

Le soleil ne tiendra plus le nuage extérieur d'Oort, dont les corps iront errer dans l'espace interstellaire comme des fantômes cosmiques. Ce qui reste de l'étoile se contractera jusqu'à devenir une naine blanche, un corps extrêmement dense qui brille d'une lumière blanche provenant de son énergie gravitationnelle - à peine vivante mais brillante, de la taille de la Terre, mais un milliard de fois plus lourde. Nous pensons que c'est le destin de notre système solaire, en partie parce que le Soleil est une étoile ordinaire, et nous voyons de nombreux exemples de telles étoiles à divers stades d'évolution, et en partie parce que notre compréhension théorique de ces processus a fait un bond en avant et est en bon accord avec les résultats des observations.

Une fois l'expansion de la géante rouge terminée et le Soleil devenu une naine blanche, des planètes, des astéroïdes et d'autres restes du système solaire interne commenceront à tomber dessus en spirale - d'abord en raison de la décélération du gaz, puis en raison de la action des forces de marée - jusqu'à ce que les restes superdenses, les étoiles ne réduiront pas les planètes en lambeaux une par une. En fin de compte, il y aura un disque de matériaux semblables à la Terre, principalement constitué des manteaux arrachés de la Terre et de Vénus, qui descendra en spirale sur l'étoile détruite.

Ce n'est pas qu'un fantasme: les astronomes voient cette image dans les indicateurs spectroscopiques de plusieurs "naines blanches polluées" voisines, où les éléments rocheux - magnésium, fer, silicium, oxygène - sont présents dans l'atmosphère de l'étoile en quantités correspondant à la composition de minéraux de la classe des silicates, comme l'olivine. C'est le dernier rappel des planètes semblables à la Terre du passé.

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Les planètes qui se forment autour d'étoiles beaucoup plus grosses que le Soleil auront un destin moins intéressant. Les étoiles massives brûlent à des températures de centaines de millions de degrés, consommant de l'hydrogène, de l'hélium, du carbone, de l'azote, de l'oxygène et du silicium en fusion violente. Les produits de ces réactions deviennent des éléments de plus en plus lourds jusqu'à ce que l'étoile atteigne un état critique et explose comme une supernova, dispersant son intérieur sur plusieurs années-lumière de diamètre et formant en même temps presque tous des éléments lourds. La question de l'avenir du système planétaire, qui aurait pu se former autour de lui, devient rhétorique.

Désormais, tous les yeux sont fixés sur Bételgeuse, une étoile brillante qui forme l'épaule gauche de la constellation d'Orion. Il est à 600 années-lumière de la Terre, ce qui signifie qu'il n'est pas trop loin, mais heureusement, pas parmi nos plus proches voisins. La masse de Bételgeuse est huit fois supérieure à celle du Soleil et, selon les modèles évolutifs, elle a environ 10 millions d'années.

Dans quelques semaines, l'explosion de cette étoile sera comparable en luminosité à l'éclat de la Lune, puis elle commencera à s'estomper; si cela ne vous a pas impressionné, gardez à l'esprit qu'à une distance d'une unité astronomique, c'est comme regarder une bombe à hydrogène exploser dans un jardin voisin. Au cours des temps géologiques, les supernovae ont explosé beaucoup plus près de la Terre, irradiant notre planète et entraînant parfois des extinctions massives, mais aucune des étoiles les plus proches de nous ne va exploser maintenant.

La « zone touchée » pour ce type de supernova est de 25 à 50 années-lumière, donc Bételgeuse ne nous menace pas.

Comme elle est relativement proche et a une taille gigantesque, cette étoile est la première que nous avons pu voir en détail à travers un télescope. Bien que la qualité des images soit médiocre, elles montrent que Bételgeuse est un sphéroïde étrangement irrégulier, ressemblant à un ballon partiellement dégonflé, qui fait un tour sur son axe en 30 ans. Nous voyons un énorme panache ou déformation par Pierre Kervella et al., « The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA », Astronomy & Astrophysics 609 (2018), probablement causé par un déséquilibre thermique global. On dirait qu'elle est vraiment prête à exploser à tout moment. Mais, en vérité, pour que chacun d'entre nous ait une chance de voir la lumière de cet événement, Bételgeuse a dû voler en lambeaux à l'époque de Kepler et de Shakespeare.

Lorsqu'une étoile massive explose, les portes de sa cuisine chimique sont arrachées de leurs gonds. Les cendres d'un foyer thermonucléaire se dispersent dans toutes les directions, de sorte que l'hélium, le carbone, l'azote, l'oxygène, le silicium, le magnésium, le fer, le nickel et d'autres produits de fusion se propagent à une vitesse de centaines de kilomètres par seconde. Au cours du mouvement, ces noyaux atomiques, atteignant une masse maximale de 60 unités atomiques, sont massivement bombardés par un flux de neutrons de haute énergie (particules égales en masse aux protons, mais sans charge électrique) émanant du noyau stellaire en train de s'effondrer..

De temps en temps, un neutron, entrant en collision avec le noyau d'un atome, s'y attache; à la suite de tout cela, une explosion de supernova s'accompagne de la synthèse rapide d'éléments plus complexes considérés comme nécessaires à l'existence de la vie, ainsi que de nombreux éléments radioactifs. Certains de ces isotopes ont une demi-vie de quelques secondes seulement, d'autres, comme ⁶⁰Fe et ²⁶Al, la désintégration dans environ le million d'années qu'il a fallu la formation de notre nébuleuse protoplanétaire, et le troisième, disons ²³⁸U, le chemin est long: ils assurent le chauffage géologique pendant des milliards d'années. L'exposant correspond au nombre total de protons et de neutrons dans le noyau - c'est ce qu'on appelle la masse atomique.

C'est ce qui arrive quand Bételgeuse explose. En une seconde, son noyau se rétrécira à la taille d'une étoile à neutrons - un objet si dense qu'une cuillère à café de sa substance pèse un milliard de tonnes - et deviendra peut-être un trou noir. Au même moment, Bételgeuse entrera en éruption environ 10⁵⁷ les neutrinos, qui emportent l'énergie si rapidement que l'onde de choc va déchirer l'étoile.

Ce sera comme l'explosion d'une bombe atomique, mais des milliards de fois plus fort.

Pour les observateurs de la Terre, Bételgeuse augmentera en luminosité sur plusieurs jours jusqu'à ce que l'étoile inonde sa partie du ciel de lumière. Au cours des deux prochaines semaines, il s'estompera, puis se glissera dans la nébuleuse rougeoyante d'un nuage de gaz, irradié par un monstre compact en son centre.

Les supernovae sont pâles par rapport aux explosions kilométriques, qui se produisent lorsque deux étoiles à neutrons tombent dans le piège de l'attraction mutuelle et entrent en spirale dans une collision. C'est peut-être grâce aux kilonovs que des éléments plus lourds tels que l'or et le molybdène sont apparus dans l'espace. … Ces deux corps sont déjà incroyablement denses - chacun a la masse du Soleil, emballé dans le volume d'un astéroïde de 10 kilomètres - de sorte que leur fusion provoque des ondes gravitationnelles, des ondulations dans la structure de l'espace et du temps.

Les ondes gravitationnelles attendues depuis longtemps ont été enregistrées pour la première fois en 2015 avec un instrument d'un milliard de dollars appelé LIGO La première onde gravitationnelle a été enregistrée par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en septembre 2015. la fusion de deux trous noirs à une distance de 1,3 milliards d'années-lumière de la Terre. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Plus tard, en 2017, l'onde gravitationnelle est arrivée avec une différence de 1,7 seconde avec une rafale de rayonnement gamma enregistrée par un appareil complètement différent - comme un coup de foudre et un éclair.

Il est étonnant que les ondes gravitationnelles et électromagnétiques (c'est-à-dire les photons) aient voyagé à travers l'espace et le temps pendant des milliards d'années, et il semble qu'elles soient complètement indépendantes les unes des autres (la gravité et la lumière sont des choses différentes), mais sont néanmoins arrivées au en même temps. C'est peut-être un phénomène trivial ou prévisible, mais pour moi personnellement, cette synchronicité de la gravité et de la lumière a rempli l'unité de l'Univers d'une signification profonde. L'explosion d'une kilonova il y a un milliard d'années, il y a un milliard d'années-lumière, ressemble au son lointain d'une cloche, dont le son vous fait sentir comme jamais auparavant une connexion avec ceux qui peuvent exister quelque part dans les profondeurs de l'espace. C'est comme regarder la lune, penser à vos proches et vous rappeler qu'ils la voient aussi.

Si vous voulez savoir comment l'Univers est né, où la vie peut exister et pourquoi les planètes sont si différentes, ce livre est définitivement pour vous. Eric Asfog parle en détail du passé et du futur du système solaire et du cosmos en général.

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