Przyszłość wszechświata

Słońce i Ziemia przeminą

To, jak długo jeszcze będzie świeciło Słońce, można przewidzieć z prawdopodobieństwem większym niż pogodę na najbliższy miesiąc. Słońce początkowo zawierało 1,3 • 1027 ton wodoru. Przy syntezie każdych czterech jąder atomowych w jądro helu jedna setna ich masy była uwalniana jako energia. Prosty rachunek wykazuje, że te zasoby energetyczne przy obecnej jasności wystarczą na osiemdziesiąt jeden miliardów lat. Słońce, choć powstało przed zaledwie czterema miliardami sześciuset milionami lat, już się zmieniło.

Dotychczas wodór łączył się w najbardziej wewnętrznej części Słońca, w jądrze. Zużycie nawet niewielkiego procentu wodoru, a to właśnie dzieje się dzisiaj na Słońcu, zmienia budowę gwiazdy. Wzbogacone o hel jądro staje się gęstsze i gorętsze. Oba te czynniki przyspieszają syntezę jądrową i powodują zwiększoną produkcję ciepła. Rosną powierzchnia gwiazdy i jej jasność, a czas życia się skraca. Zużywszy dziesięć procent wodoru, Słońce przyspieszy swój rozwój - dlatego zapasy energii wyczerpią się w czasie krótszym niż wspomniane osiemdziesiąt jeden miliardów lat. Starzejąca się gwiazda będzie tak duża, że jej powierzchnia ostygnie i stanie się czerwona. Przejdzie ona w dobrze znaną fazę czerwonego olbrzyma i w imponującym finale spali większą część swoich zapasów energii w krótkim czasie.
Równania modelowe zgadzają się z obserwacjami sąsiednich, podobnych do Słońca gwiazd, które są w wieku Słońca i w podobnym lub nieco mniej zaawansowanym stadium rozwoju.

Na stronach 19-20 przedstawiłem również inną możliwość sprawdzenia prognoz dotyczących gromad gwiazd, w których wszystkie ciała są mniej więcej w tym samym wieku. Różnica mas powoduje zróżnicowanie poziomu ich rozwoju. Ciekawym przykładem jest gromada kulista gwiazd 47 Tucanae, licząca mniej więcej dziesięć miliardów lat, w której wszystkie gwiazdy o masie nieco większej niż masa Słońca są już czerwonymi olbrzymami, a masywniejsze gwiazdy już dawno stały się białymi karłami, gwiazdami neutronowymi albo czarnymi dziurami.

Od czasu powstania Słońca jego jasność zwiększyła się o czterdzieści procent. Za pięć i pół miliarda lat będzie ona dwukrotnie większa niż dziś. Po kolejnych trzystu tysiącach lat jądro skurczy się, synteza wodoru będzie się odbywała w warstwie, która je otacza, a powierzchnia stanie się czerwona. Po upływie dalszego miliarda lat jasność zwiększy się tysiąckrotnie.

Jądro Słońca, gdy to stanie się czerwonym olbrzymem, będzie zupełnie inne niż dzisiaj. Gęstość materii Słońca wyniesie około dziesięć kilogramów na centymetr sześcienny. Z tego powodu gaz elektronowy ulegnie degeneracji i będzie tak dobrze przewodził ciepło, że temperatura w całym jądrze ujednolici się. Gdy jądro skurczy się bardziej, a temperatura przekroczy sto milionów stopni, jądra atomów helu połączą się w jądra węgla i tlenu.

Z powodu jednolitości temperatury reakcja rozpocznie się niemal jednocześnie w całym jądrze i będzie trwała kilka stuleci. Ten tak zwany błysk helowy nastąpi tylko w jądrze. Minie trzydzieści milionów lat, zanim wytwarzane tam ciepło widocznie zmieni powierzchnię. Wówczas Słońce po raz ostatni rozszerzy się - jego średnica będzie stukrotnie większa od dzisiejszej, a jasność dwa tysiące razy mocniejsza. W tej fazie ukształtuje się być może mgławica planetarna, której najbardziej zewnętrzna warstwa zostanie odrzucona i będzie ekspandować jako niebiesko-czerwona świetlista powłoka w przestrzeni międzygwiazdowej. Będzie ona przez trzydzieści tysięcy lat wspaniałym widowiskiem dla ewentualnych widzów w całej Drodze Mlecznej.

Następnie Słońce wypełni przestrzeń mniej więcej do orbity Wenus. Merkury i Wenus odparują w jego gorącym gazie. Na Ziemi Słońce będzie przykrywało za dnia jedną trzecią nieba i sprowadzi żar, który wypali wszystko. Wszystkie oceany wyparują, ich para oraz powietrze ulotnią się - na skutek gorąca - w przestrzeń kosmiczną. Temperatura powierzchni wzrośnie do około 1500°C, tak że nawet skały staną się częściowo płynne. Nie będzie już życia na Ziemi, nie przetrwają ani bakterie termofilne, ani wirusy. Wymazane zostaną wszystkie ślady życia.