Що станеться, якщо Сонце зупиниться? Частина 4: Чорна діра Сонця

(Це частина 4 серії про те, що станеться, якщо Сонце зупиниться. Спочатку прочитайте частини 1, 2 та 3.)

І відповідь така: абсолютно нічого. Ми вимикаємо термоядерний синтез (магічно, звичайно, не питайте, як це насправді відбудеться), і Сонце просто сидить там, залишаючись Сонцем. Така ж маса. Така ж гравітація. Така ж суміш водню та гелію. Все ще неймовірно гаряче в центрі, холодніше на поверхні. Просто без термоядерного синтезу.

Що відбувається? Нічого. Ось відповідь. Нічого не відбувається. Ви живете своїм днем. Ви живете наступним днем. Ви проживаєте все своє життя абсолютно, цілком, на 100 відсотків, я не жартую, незмінно. Припливи, рівнодення, рослини, що п’ють сонячне світло, відпустки на пляжі — все точно так само.

Температура? Така ж. Яскравість? Така ж. Маса? Така ж. Спектр? Такий же. Розмір? Такий же.

Життя ваших дітей, незмінне. Так само і їхніх дітей, і їхніх, і їхніх. Писана історія налічує, що, 5000 років? Протягом перших 10 000 років після вимкнення синтезу, протягом усього цього часу, по суті, нічого не змінюється.

Сонце сповнене гарячих речей, гарячі речі насправді, справді гарячі, і їх дуже багато, тому воно може залишатися гарячим протягом дуже тривалого часу.

Але після приблизно 10 000 років (я тут вільно використовую цифри, це побудовано на моделях сонячного внутрішнього будови, які мають реальну невизначеність, і, до того ж, весь сценарій неможливий, тож, будь ласка, не переживайте через десяткові знаки) речі починають змінюватися. Пам’ятайте, що фотони в середньому потребують приблизно 100 000 років, щоб вийти з ядра, але це лише середнє значення. Деякі виходять швидше, на щасливих випадках. Тепер, коли нові фотони не створюються, приблизно на 10 000-му році Сонце починає виглядати трохи... тоншим. Кількість фотонів, що виходять, менша, ніж повинна бути.

Це перший момент, коли доказ стає очевидним, що щось не так, перший раз, коли поверхня нарешті реагує на те, що сталося в ядрі. Це коли світ прокидається до розгортання катастрофи, а потім швидко повертається до звичайних справ, адже ще є багато часу, перш ніж щось дійсно цікаве станеться.

Це тому, що зірки, будучи гігантськими кулями самогравітуючого газу, дивні. Ядро вичерпалося. Воно охололо, або принаймні стало холоднішим, оскільки все ще утримує величезний запас внутрішнього тепла, просто з закритим ядерним краном. Але без нового тепла і нових фотонів, що піднімаються, воно більше не може утримувати себе проти гравітації. Тож воно колапсує. І коли ядро колапсує, як будинок, побудований на піску, решта будинку слідує, решта будинку — це все Сонце.

Протягом приблизно ста тисяч років останні фотони, що генеруються ядром, нарешті виходять. Фотони все ще є, звичайно, Сонце все ще гаряче, але це вже не фотони, що виникають внаслідок синтезу. Це просто звичайне залишкове тепло. Сонце починає виходити з гідростатичної рівноваги, адже якщо гравітація та тиск — це двоє дітей, що балансують на гойдалці, один з них просто зістрибнув і пішов.

А це означає, що настав час для наших двох улюблених аристократів, Кельвіна та Гельмгольца, вийти на сцену. Сонце тепер зменшується, без нічого, що утримувало б його. Ви б очікували, що воно охолоне. Ми ж, зрештою, тільки що вимкнули синтез. Але оскільки воно зменшується, насправді воно НАГРІВАЄТЬСЯ. Насправді, в залежності від того, як це відбудеться, воно не просто стає меншим і гарячішим. Воно може насправді стати яскравішим.

Правильно. Протягом кількох мільйонів років Сонце без синтезу насправді менше, гарячіше і яскравіше, ніж Сонце, що працює на синтезі, яке воно замінило.

Я ж вам казав, що зірки дивні.

Це триває протягом кількох десятків мільйонів років. Ми можемо назвати це «кельвін-гельмгольцове ковзання», тому що це звучить заспокійливо м’яко. Сонце стає величезним теплим об’єктом, що генерує нове тепло, просто стискаючи себе.

А потім воно вмирає. Повільно. Протягом цих десятків мільйонів років воно нарешті починає охолоджуватися, його яскравість зменшується. Це не буде апокаліпсисом за одну ніч. Це буде поступове зміщення клімату Землі. Тридцять мільйонів років — це довгий час. Тридцять мільйонів років тому кити тільки починали займатися китобійним промислом, а трави лише починали поширюватися по континентах.

Це еволюційна шкала часу. Погода змінюється, льодовикові патерни просуваються і відступають, а життя на Землі переживало набагато гірші катастрофи за набагато коротші проміжки часу (великі удари, хто-небудь?). Життя матиме реальний шанс адаптуватися до повільно охолоджуючого Сонця. Це не буде красиво, і це точно не буде тепло, але принаймні це буде повільно.

Через сто мільйонів років Сонце стає, ну, у нас насправді немає для цього назви, адже це вигаданий сценарій.

І якщо цей графік звучить страшно коротко, пам’ятайте, що якщо синтез залишається активним, Сонце поступово яскравіє з віком, і ще через 300 мільйонів років воно нагрівається настільки, що може закип’ятити наші океани. Хм. Це, напевно, не дуже допомагає.

О, точно. Нейтрино. Ці підступні маленькі дияволи видають всю гру з самого першого моменту. Ядерний синтез виробляє нейтрино (це слабка сила, що виконує свою роботу, перетворюючи протони на нейтрони), і на відміну від фотонів, нейтрино виходять прямо з Сонця, не заплутуючись ні в чому. Це означає, що всього через 8 хвилин після того, як ядро замовкає, обсерваторії нейтрино по всій Землі раптово перестануть виявляти щось, що виходить із Сонця.

Вони завжди псують сюрприз, чи не так?