מה יקרה כשהשמש שלנו תמות?

מדענים מסכימים שהשמש תמות בערך בעוד 5 מיליארד שנה אבל הם לא היו בטוחים מה יקרה הלאה-עד עכשיו. צוות של אסטרונומים בין-לאומיים מנבא שהשמש תהפוך לענק אדום שיותיר מאחוריו טבעת מסיבית של גז כוכבי ואבק מוארים, תופעה הידועה בשם ערפילית פלנטרית

Abell 39, עצם מספר 39 בקטלוג הערפיליות הגדולות שהתגלה על ידי ג’ורג’ אבל ב-1966 הוא של ערפילית גדולה שהתגלו על ידי ג’ורג ‘ Abell ב-1966, היא דוגמה יפה של ערפילית פלנטרית. צילום זה צולם ב-1997 ממצפה הכוכבים הלאומי קיט פיק באריזונה דרך מסנן כחול ירוק המבודד את האור הנפלט על ידי אטומי החמצן בערפילית באורך גל של 500.7 ננומטר. קוטרה של הערפילית כחמש שנות אור, ועובי המעטפת הכדורית הוא כשליש שנת אור. הערפילית עצמה נמצאת במרחק כ-7,000 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים הרקולס. Credit: T.A.Rector (NRAO/AUI/NSF and NOAO/AURA/NSF) and B.A.Wolpa (NOAO/AURA/NSF) WIYN

מדענים מסכימים שהשמש תמות בעוד כ-5 מיליארד שנים אך הם לא היו בטוחים מה יקרה הלאה-עד עכשיו.
צוות של אסטרונומים בין-לאומיים, ובהם פרופסור אלברט זילסטרה Zijlstra מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת מנצ’סטר, מנבא כי היא תהפוך לטבעת מסיבית של גז כוכבי ואבק – תופעה המוכרת בשם ערפילית פלנטרית.
ערפילית פלנטרית היא הייעוד הסופי של 90% מהכוכבים הפעילים כיום, ועקבות הפיכת השמש מענק אדום לננס לבן מנוון, אך במשך שנים המדענים לא היו בטוחים אם זה גם גורלה של השמש שלנו, משום שמסתה נחשבה נמוכה מדי כדי ליצור ערפילית פלנטרית נראית לעין.
כדי לגלות זאת, פיתחו חברי הצוות מודל חדש מבוסס נתונים הצופה את מחזור החיים של הכוכבים. המודל שימש לחיזוי הבהירות של מעטפת החומר שנפלט מהכוכב, עבור כוכבים בעלי מסות וגילאים שונים. המחקר פורסם בכתב העת Nature Astronomy.

פרופ ‘ זילסטרה מסביר: “כאשר כוכב מת הוא פולט מעטפת עצומה של גז ואבק, שיכולה להגיע עד למחצית מסת הכוכב. בסופו של דבר נותרת ליבת הכוכב, שהדלק שלו אזל, והוא כבה ולבסוף מת. בשלב הקצר שבו הליבה מתחממת היא גורמת למעטפת הנפלטת לזרוח בבהירות במשך כ-10,000 שנים, תקופה קצרה במונחים אסטרונומים. תהליךזה הופך את הערפילית הפלנטרית לגלויה. חלק מהעריפליות הללו כה בהירות עד שאפשר לראות אותם ממרחק שלג עשרות מיליוני שנות אור, בעוד הכוכב עצמו חלש ואורו לרוב אינו מגיע לעיננו.

המודל גם פותר בעיה אחרת המטרידה את האסטרונומים מזה כרבע מאה.
לפני כ-25 שנים, האסטרונומים גילו כי אם צופים בערפיליות פלנטריות בגלקסיות אחרות, הבהירות ביותר מפגינות את אותה בהירות. אפשר לדעת את המרחק לגלקסיה רק באמצעות צפיה בערפיליות הפלנטריות הבהירות ביותר. בתיאוריה זה אמור להיות נכון בכל סוגי הגלקסיות.
העימות היה בין הנתונים למודלים, הנתונים הראו שזה נכון, אך המודלים טענו אחרת. פרופ’ זילסטרה מוסיף: כוכבים זקנים בעלי מסה נמוכה צריכים ליצור ערפיליות פלנטריות הרבה יותר חוורות מאשר כוכבים מאסיביים ולפיכך צעירים יותר. זו הייתה לחידה במשך כל השנים הללו.”
בתצפיות ראינו הרבה ערפיליות פלנטריות בהירות, שנותרו מכוכבים בעלי מסה נמוכה כמו השמש. המודלים אמרו שזה בלתי אפשרי וכי כל כוכב שמסתו פחות מכפול מזו של השמש ייצר ערפילית פלנטרית חלשה מדי כדי להיראות.”
המודלים החדשים מראים כי לאחר פליטת המעטפת, הכוכבים מתחממים פי 3 יותר מאשר במודלים הישנים. זה מקל על המוני כוכבים בעלי מסה נמוכה כמו זו של השמש ליצור ערפיליות פלנטריות בהירות. הצוות מצא כי לפי המודלים החדשים השמש היא כמעט בגבול הנמוך של המסה שבה עדיין נוצרות ערפיליות פלנטריות נראות לעין, אף כי חלשות אבל כוכבים קטנים יותר לא ייצרו ערפיליות פלנטריות בהירות.

מוסיף פרופ’ זילסטרה: “גילינו כי כוכבים עם מסה של פחות מ – 1.1 מסות שמש ייצור ערפיליות חיוורות, וכוכבים מאסיביים פי 3 ייצרו ערפיליות בהירות אבל עבור השאר, הבהירות החזויה קרובה מאוד לזו שנצפתה. הבעיה נפתרה, אחרי 25 שנים.”
“עכשיו יש לנו דרך למצוא את הנוכחות של כוכבים בגילאים של מיליארדי שנים בגלקסיות רחוקות. וכמו כן, גילינו מה יקרה כאשר השמש תמות.
כדור הארץ ייבלע בתוך המעטפת המתפשטת של השמש, עם מרבית אם לא כל כוכבי הלכת במערכת השמש, אבל גם כך, הוא כבר לא יאפשר קיום חיים הרבה לפני כן, בשלבים מוקדמים יותר של התפשטות השמש.

להודעה של החוקרים

עוד בנושא באתר הידען:

• האבל צילם ארבע ערפיליות פלנטריות מרהיבות
• היהלום שברקיע: שתי טבעות מקיפות ערפילית פלנטרית
• כך תיראה השמש בעוד 5 מיליארד שנה