33-7 Budúcnosť nášho Slnka

33-7 Budúcnosť nášho Slnka

Nakoľko žiarenie Slnka je napájané z neustálych premien jadier vodíka do jadier hélia, je zrejmé, že jeho žiarenie nemôže vydržať do večnosti, a voľakedy v  budúcnosti vyčerpá svoje zásoby paliva. Podľa doterajších odhadov, Slnko, za svoj doterajší život dlhý 4,6 miliárd rokov spotreboval skoro polovinu svojich zásob (už pri vzniku jeho jadro obsahovalo okolo 24 % hélia, dnes je to už približne 60 %). Čo sa stane o 5 miliárd rokov, až sa začnú vyčerpávať posledné zásoby vodíka? Pamätajme, že termonukleárne reakcie sa po zrode Slnka odohrávali hlavne v jeho strede, kde bola teplota najvyššia. Preto nedostatok paliva sa zákonite prejavilo najprv v strede Slnka, kde sa už všetok vodíku premenilo na hélium. Ľahko si dokážeme predstaviť, že vďaka tomu dôjde vo vnútri Slnka k určitému preskupeniu a najteplejšia časť sa posunie na rozhranie „vyhoreného“ jadra a vyššie položenej vrstvy bohatého na vodík, ktorá je bližšie k povrchu, kde je ešte dostatok vodíka pre „jadrové horenie“. Vnútorný model Slnka sa teda zmení a od režimu bodového zdroja (keď zdroj bol v strede) sa posunie do režimu vrstvového zdroja, keď miestom uvoľnenia nukleárnej energie bude tenká guľová vrstva na rozhraní vyhoreného jadra a zvyšku objemu Slnka (obr. 33.5). Vrstva, v ktorej sa premieňa vodík na hélium sa presúva vyššie a vyššie, a pri približne stálej hrúbke to predstavuje väčší a väčší objem, vytvára sa aktívna oblasť „ohnivý kruh“, ktorý sa šíri, ako sa šíri plameň na lúke so suchou trávou pri nedbalo zahodenej zápalke.

Charles Critchfield a George Gamow ako prví nadhodili myšlienku, ktorú potom M. Schwarzschild a jeho kolegovia potvrdili výpočtami, že takýto vrstvový zdroj spôsobuje, že Slnko (alebo iná hviezda) rastie a zvyšuje sa aj jeho svietivosť (vyžiarený výkon). Za 1 miliardu rokov to predstavuje u nášho Slnka približne 10 %-ný nárast výkonu (a áno, výkon Slnka bol v  minulosti nižší a „začínal“ svoj pokojný vývoj na cca. 70 % dnešného výkonu). Na konci tejto fáze života bude svietivosť Slnka skoro dvakrát taký ako dnes. Potom nastane prudké nafukovanie objemu doprevádzaný s prudkým nárastom výkonu. Slnko pohltí Merkúr aj Venušu, siahajúc až po Zem – osud Zeme závisí od mnohých okolností, preto nevieme, či skončí v chromosfére Slnka alebo nie. Svetelný výkon bude narastať jednak v dôsledku rastúcej teplote v oblasti, kde prebieha nukleárna fúzia, ale hlavne vďaka nárastu plochy chromosféry, čo v  konečnom dôsledku bude znamenať, že pri narastajúcom výkone Slnka teplota prudko rastúceho povrchu bude klesať, a dnešná biela farba Slnka sa posunie k červenej – hovoríme, že bude z nej červený obor. (Umelci radi znázornia túto fázu tým, že siahnu po červenej farbe – v skutočnosti je povrchová teplota aj takého červeného obra okolo 3000 K, a tá je vyššia, než teplota vlákna žiarovky, ktorú by sme za červenú neprehlásili, maximálne tak za oranžovú.) Pri tomto procese Slnko odhodí časť svojej hmoty do okolitého vesmíru, asi tak polovicu – takto odhodená hmota hviezd tvorí planetárne hmloviny tých najimpozantnejších tvarov a farieb. Než sa Slnko dostane do tejto fáze, na Zemi sa odparia oceány a bude „odfúknutá“ jej atmosféra – jedná sa však o ďalekú budúcnosť o približne 5 miliárd rokov.

Po fáze červeného obra sa Slnko znova začne zmenšovať – nemá dostatočne veľkú hmotnosť, aby nastúpila inú cestu vývoja hviezd. Vo svojej poslednej fáze života, keď sa zmenší na objekt nie väčší ako naša planéta (pri polovičnej hmotnosti momentálneho Slnka), bude žiariť ako tzv. biely trpaslík – s  povrchovou teplotou okolo 10000 K. Za približne tisíc miliárd rokov (ak sa s ňou nestane niečo na „galaktickej strelnici“), úplne vychladne a zmení sa na čierneho trpaslíka.