Quyoshning oxiri

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

David Taylor

Geliy chirog’i
Qizil gigant uchun oxirning boshlanishi bizning Quyosh massasi juda to’satdan sodir bo’ladi. Geliy “kul” uning markazida to’planib borar ekan, ularning ko’proq qismi elektronga aylanadi. Bu g’alati paradoks: qizil gigant yulduzning tashqi qatlamlari ulkan, ammo tiniq bulutga aylanib borar ekan, uning ichki yadrosi ko’milgan oq mitti hosil qilish uchun qisqarib bormoqda. Quyosh yadrosidagi harorat va bosim ularning hozirgi qiymatidan 10 baravar ko’pdir. Va u asosiy ketma-ketlikdan taxminan 1,2 milliard yil o’tgach, qizil gigant sifatida ulug’vorligining cho’qqisida, Quyoshning geliy yadrosining markazi etarlicha massiv, zich va issiq bo’lib qoladi, shunda g’aroyib narsa yuz beradi: bir masala ichida daqiqadan so’ng u yonadi va yonadi.

Yadro ichidagi harorat taxminan 100 million darajaga yetganda, geliy uch karra alfa jarayoni deb nomlanadigan reaktsiya natijasida uglerodga aylana boshlaydi, chunki u uchta geliy yadrolarini bitta uglerod atomiga aylantiradi. Bu juda ko’p issiqlik hosil qiladi. Ammo, quyosh yoshligida va yadroida normal modda bo’lganidan farqli o’laroq, elektron-degeneratlangan geliyga ko’proq issiqlik qo’shilishi uning kengayishiga va sovishiga olib kelmaydi. Men muhokama qilindi qachon ta’kidlanganidek kvant mexanikasi, elektron-degenerat nazar yana siz uni isitish gaz ko’ra suyuqlik kabi muomala: uning harorati tez ko’tariladi, lekin kengaytirish emas. Boshqacha qilib aytganda, asosiy ketma-ketlikdagi yulduzlarni shu qadar barqaror (gidrostatik muvozanat) ushlab turuvchi o’z-o’zini tartibga soluvchi mexanizm elektron-degenerat materiyada o’chirilgan. Agar siz oq mitti ustiga issiqlik qo’shsangiz, u shunchaki qiziydi.

Bu sodir bo’lganda, uchlik alfa jarayoni juda yuqori haroratga bog’liq: reaktsiya haroratining ikki baravar ko’payishi uning trillion trillion marta tezroq ishlashiga olib keladi! Shunday qilib, geliy sintezi yadroni qizdirib, sovib keta olmaydi, chunki harorat ko’tarilib, geliy sintezini to’satdan millionlab marta tezroq olib boradi va bu yadroni juda tez isitadi va natijada geliyning sintezlanishiga olib keladi, tezroq…

Qisqasi, bu ularda geliy yadrosi patlayacaksa markazi. Endi bir quyosh massasini 40% og’irligi elektron-geliy yadro, taxminan 6%, bir necha daqiqa ichida uglerod ichiga birlashtirish. (Bu siz hisobni saqlab bo’lsa, sekundiga geliy taxminan o’n Yer massasining yonib mos keladi.) Ochiq-oydin sabablarga ko’ra, astronomlar bu qo’ng’iroq geliy miltillash. Taxminan bir badel tostini tayyorlash uchun sarflanadigan vaqt ichida, chirog’ bizning hozirgi Quyoshimiz 200 million yil ichida ishlab chiqaradigan darajada energiya chiqaradi. Yorug’lik balandligida Quyosh yadrosi Somon Yo’li galaktikasidagi barcha yulduzlarning yorqinligini qisqa vaqt ichida tenglashtiradi! Tasavvur qilish mumkinki, bu kattalikning ziddiyati qizil gigantga juda ta’sir qiladi – va u qandaydir tarzda, lekin siz o’ylaganingizdek deyarli yoki zo’ravon emas.

Buning sababi, biz tortish kuchini etarlicha baholay olmaymiz. Yadro qurolining qo’rqituvchi kuchi bilan taqqoslaganda, bir nechta toshlarni tashlash orqali hosil bo’ladigan energiya unchalik ta’sirli ko’rinmaydi. Ammo, aslida, juda zich, juda katta massalarning tortishish kuchi hayratga soladi – bu bizning massamiz ham, zichligimiz ham bo’lmaydigan mayda tosh ustida yashayotganimizdan kelib chiqadi, bu bizni boshqacha fikrlashga majbur qiladi.

Aytaylik, biz Yerni oq mitti bilan taqqoslaganda paxta shakaradek zich bo’lsa ham, katta va zich bir narsaning namunasini olamiz. Erni ikki baravar kattalashtirish uchun, ya’ni Erning massasini o’z tortishish kuchi uning radiusi ikki baravar ko’payguncha ko’tarish uchun keyingi kun uchun Er yuzasiga ta’sir etuvchi barcha quyosh energiyasi kerak bo’ladi (atigi 185 000 000 000 megavatt). 13 million yil!

Geliy chaqnashi paytida yulduzning buzilgan yadrosi shu qadar qiziydiki, natijada aytganda “bug’lanadi”. Ya’ni, individual yadrolar shunchalik tez harakat qila boshlaydiki, ular “qaynashi” va undan qochishlari mumkin. Yadro yana (ajoyib zich) normal gazga aylanadi va kuch bilan kengayadi. 100,000 Yer massasini nasldan naslga etishtirish uchun zarur bo’lgan ulkan tortishish energiyasi va geliy chirog’ining chiqishi bilan teng ravishda ularning asl hajmi bir necha baravar ko’p. Yoki boshqacha qilib aytganda, chaqnoqning deyarli barcha energiyasi yadroni oq mitti holatidan ko’tarish uchun zarur bo’lgan titanik og’irlik ko’tarish orqali so’riladi. Aslida energiyaning hech biri qizil gigantning yuzasiga tushmaydi va haqiqatan ham, agar siz qizil gigantni yalang’och ko’zingiz bilan uning geliy yadrosi yonib turganini ko’rsangiz, hech narsani sezmaysiz.

Yakshanba qilib, insoniy me’yorlarga ko’ra, geliy chirog’i tomosha qilish uchun umidsizlikka uchragan dud. Galaktikaviy standartlarga ko’ra, qizil gigant yurakdan otilgan. To’satdan yadroning kengayishi shunchalik qattiq sovib ketadiki, bu muzlik davrining boshlanishi singari narsa. Sovutish darhol yadroni o’rab turgan vodorod yondiradigan qobiqdagi bosimning pasayishiga va shuning uchun energiya chiqishi halokatli pasayishiga olib keladi. Vaqt jadvalida, yulduzlar harakat qiladigan odatiy vaqt jadvaliga (deyarli 10,000 yil) taqqoslaganda, bir zumda qizil gigantning diametri va yorqinligi oldingi qiymatlaridan 2% dan pastga tushadi. Quyoshimizdagi massa yulduzlari uchun geliy chaqnashi to’q sariq-sariq yulduzga aylanishi, hozirgi quyosh diametridan o’n baravar va yorqinligidan 40 baravar ko’pdir. Bu juda kulgili.

Quyoshning oxiri
Oxirgi 140 million yil yoki shunga o’xshash Quyoshning hayoti juda murakkab bo’ladi. 1-rasmda ko’rsatilgandek, u yiqilgandan so’ng, Quyosh o’zini ikki yoqlama energiya manbai bo’lgan yulduz sifatida qayta tiklaydi: geliy uglerodga aylanib ketadigan qobiq bilan o’ralgan zich (ammo elektron emas) uglerod-kislorod yadrosiga ega bo’ladi. va undan tashqarida yana bir qobiq bo’ladi, u erda vodorod geliyga yonadi. (Yadro kislorod yadro yuzasida uglerod va geliy o’rtasida sekin termoyadroviy reaksiya natijasida hosil bo’ladi. Og’irroq yulduzlarda kislorod geliy bilan qo’shilib, neon hosil qilishi mumkin.) Helium sintezi vodorod sintezi sifatida kilogrammiga atigi 9% energiya ishlab chiqaradi. , shuning uchun energiya jihatidan Quyosh asosan vodorod reaktori bo’lib qolmoqda. Uning yorqinligi 90% baribir vodorodni yoqishdan kelib chiqadi.

Biroq, bu yadro atrofidagi geliy bo’lib, endi Quyosh qanday rivojlanishini belgilaydi. Quyosh keksa asosiy ketma-ketlik yulduzi kabi qilgan ishini takrorlaydi, ammo hozir geliy-vodorod aralashmasidan ko’ra yadroda uglerod-geliy aralashmasi mavjud. Bir muncha vaqt u nisbiy barqarorlikka erishadi va to’q sariq-sariq “subgiant” yulduz sifatida yangi mujassamlanishida gidrostatik muvozanatni saqlaydi. Shunday qilib, ularning mavjudligining ushbu bosqichidagi yulduzlar ba’zan “geliyning asosiy ketma-ketligida” deyishadi. Inson umrining o’tmishdagi nuqtai nazari bo’yicha, quyi yulduzlar etarlicha xotirjam ko’rinadi: 1933 yildagi Chikagodagi Jahon Yarmarkasini ochish uchun ishlatilgan taniqli yorqin Arkturus shunday yulduzdir. Teleskop ixtiro qilinganidan beri u hech qanday o’lchab bo’lmaydigan darajada o’zgarmadi.

Ammo geliyning yonishini ta’minlash uchun zarur bo’lgan yuqori harorat Quyosh geliyni faqat bitta yo’l bilan yoqib yuborishini anglatadi: juda tez. Issiq yadro, shuningdek, vodorodning tez yonishini talab qiladi. Oddiy bosh ketma-ketlikda bo’lganida, Quyoshning yorqinligi to’qqiz milliard yil davomida taxminan 1,0 Lo atrofida edi, oxirida esa 2,7 Lo ga qadar. Geliyning asosiy ketma-ketligida, Quyoshning yorqinligi taxminan 45 Lo ni tashkil etadi, oxirida taxminan 110 Lo gacha. Qizil gigant kabi ta’sirchan emas, ammo shunga qaramay juda yorqin.

Quyosh o’zining quyi turmush tarzini saqlab qolish uchun geliy yadrosidagi yoqilg’ini o’zining dastlabki vodorod yadrosiga qaraganda 100 baravar tezroq singdirishi kerak. Geliyning asosiy ketma-ketligidan yuz million yil o’tgach, Quyosh yana qizil gigantlar olamiga va oldingiday sabablarga ko’ra yana ko’tarila boshlaydi. Quyoshni birinchi marta to’xtatgan geliy chaqnashiga teng keladigan “uglerod chaqnashi” yo’q. Uglerod-uglerod sintezini yoqish uchun zarur bo’lgan harorat va bosim Quyosh uchun yadro qanchalik siqilgan bo’lishidan qat’i nazar juda katta, shuning uchun uglerod shunchaki to’planib boradi va zichroq bo’ladi. Quyosh qizil gigant sifatida birinchi marotaba namoyon bo’ldi, uning yadrosi oq mitti zichlikka tortilganda, tashqi qatlamlari o’nlab million kilometr diametrga cho’kib ketgan bo’lsa, hozir ham to’xtab bo’lmayapti. Quyosh yana qizil gigantga aylanadi, bu safar yorqinligi 3000 Lo dan yuqori. Uning tashqi qatlamlari Yupiter orbitasidan tashqarida va undan tashqariga zarba beradi, chunki uning elektron-nasli yadrosi tezroq o’sib ulg’ayadi va shuning uchun kichikroq va zichroq bo’ladi.

Va oxir-oqibat kun ikkiga bo’lingan kompaniya keladi. Yulduzning so’nggi kunlari juda murakkab, chunki geliy va vodorod bilan yonadigan qobiqlar bir xil darajada yonmaydi. Issiqroq, tez yonib ketadigan geliy qobig’i tashqariga ko’tarilib, vodorod yoqadigan qobiqni egallaydi va bu sodir bo’lganda geliy qolmaydi, shuning uchun geliy qobig’i chiqib ketadi. Ammo ulkan yulduz tezroq geliyni pishiradi va keyinchalik oq mitti yadrosida to’planib, u to’satdan qochib ketadigan geliy ateşlemesine qadar paydo bo’ladi, bu geliy yadrosining chaqalog’ining versiyasiga o’xshash narsa. Geliyning yonishi qisqa vaqt davomida vodorodning yonishini to’xtatadi (o’chiradi) va shunday davom etadi. Pirovardida, Quyosh tom ma’noda o’z yostig’ini quritadi, chunki uning yonishi natijasida atmosferada bir nechta yoqilg’ining yonishi va o’chirilgan termoyadroviy o’chirish amalga oshiriladi.

Taxminan 100 ming yil masofada joylashgan to’rt yoki beshta ulkan portlashlarda Quyoshning tashqi qatlamlari yadrodan ajralib chiqib, butunlay yo’q bo’lib ketadi. Ular Quyosh sistemasi atrofida ulkan, kengayib boruvchi qobiq hosil qiladi va yulduzlararo gazga qo’shilish uchun tashqariga chiqadi. Quyosh massasining taxminan 45% shu tarzda qochadi. Quyosh massasining qolgan 55% yaqin orada oq-issiq, ultra zich yadroga siqiladi. Quyoshni uzoqdan qarab turgan odam uchun, quyosh atrofidagi gazsimon parda ko’tarilganda, ranglar qizildan oq rangga tez o’zgaradi. (“Tezlik bilan”, albatta, men vaqtni piramidalar yoshidan atigi bir necha baravar ko’proq vaqtni nazarda tutaman.)

Yonib turgan quyosh yadrosi fosh yuzasi bu ko’rinuvchi yorug’lik ko’proq rentgen chiqaradi, deb, eng kamida 170.000 K° shunday issiq bo’ladi. (Post-qizil-gigant yulduzlar neytron yulduz istisno ma’lum issiq yulduzlar, bor.) Uning yorqinligi yorqin 4000 Lo bo’ladi. Quyosh energiya katta neon belgisi kabi uning atrofida qochgan gaz yoritadi, albatta, galaktik bo’yli bir radiatsiya manbai bo’lib bo’ladi. Bunday bulutlar deyiladi sayyoraviy tumanlik, Quruq, ismi, 18-asr astronomlari zo’rg’a vaqt teleskoplar bilan ularni ko’rish va ular sayyoralar kabi qaradi, deb o’ylagan edi, chunki. Ular astronomiyaga eng go’zal manzarasi orasida. o’ng rasm, NGC 6751 deb nomlanuvchi tumanligi, mening favorites biri hisoblanadi.markazida yorqin spot post-qizil-gigant ota yulduzdir.

Shunisi diqqatga sazovorki, uning tashqi qatlamlarini puflab yuboradigan joyda bir yulduz bor va uni yalang’och ko’z bilan ko’rish mumkin. Bu O’rta asrlarda arab astronomlari tomonidan “Ajablanarlisi” bo’lgan Mira, chunki Mira o’zining yulduz turkumidagi (Cetus, Kit) eng yorqin yulduz bo’lishdan qariyb 330 kun ichida o’zgarib turadi, ko’rinmasligi uchun. Mira ko’pincha klassik ravishda nomlangan yulduz bo’lib, siz uni ko’ra olmaysiz. Zamonaviy asboblar shuni ko’rsatadiki, Mira – bu haddan tashqari cho’zilgan, qizil qizil gaz to’plami, u hatto sharsimon emas va 2000 K° haroratda ham mashhur yulduzlardan biridir. Atmosferasi murakkab dalgalanishlar va tebranishlarni boshdan kechirmoqda, chunki uning ostidagi yadro yonib ketishi va siqilib ketmoqda. Demak, uning o’zgaruvchanligi. 500,000 yil yoki undan oz vaqt ichida, Mira sayyoraviy tumanlik bo’ladi.

Quyoshga kelsak, uning tashqi qatlamlari uni ko’proq vodorod bilan ta’minlay olmasa ham, u tumanliklarning ajoyib ko’rinishini bir necha ming yil davomida saqlab turishi mumkin, bu galaktik standartlarga ko’ra barmoqlarning bo’g’inidan ham ko’proq. Zich yadrodagi yoqilg’ining oxirgi qoldiqlari nihoyat yonib ketadi va o’n ikki milliard yildan oshiq vaqt ichida birinchi marta quyosh energiya ishlab chiqarishni to’xtatadi. Tumanlik tarqaladi va so’nadi. Quyosh kichikroq bo’lgan oq mitti bo’lib qoldi yer 200 ming marta kattaroq, va milliardlab yillar davomida bularning barchasi asta-sekin soviydi.

Oq mittilarning zichligi tufayli ular sovib ketishi shunchalik kattaki, hatto eng qadimgi (12 milliard yil) hatto 5000 K° dan pastroq sovutishga ham vaqtlari bo’lmagan. Bu juda qadimgi “oq mittilar” aniqroq “sarg’ish-oq” mittilar deb atashlari mumkin, ammo har holda, Somon yo’li tarkibida “qora mittilar” yo’q. Katta portlashdan beri bizning galaktikamiz ishlab chiqargan o’n milliard yoki shuncha oq mitti yulduzlarning barchasi xira bo’lsa ham porlayapti.