Czy Słońce może zamienić się w czarną dziurę, która „połknie” Ziemię?

Słońce najprawdopodobniej zniszczy Ziemię w ciągu najbliższych kilku miliardów lat, jednak nie zamieni się w czarną dziurę.

Symulacja czarnej dziury w kosmosie. Zdjęcie: ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann

Za około 5 miliardów lat Słońce zakończy fazę spalania jądrowego i nie będzie już w stanie oprzeć się własnej grawitacji. Zewnętrzne warstwy gwiazdy zaczną puchnąć – proces, który może zniszczyć Ziemię – a jądro zapadnie się do stanu ekstremalnie gęstego, pozostawiając po sobie gwiezdną pozostałość. Jeśli grawitacyjne zapadanie się jądra dobiegnie końca, pozostałość ta stanie się czarną dziurą – obszarem czasoprzestrzeni o tak silnym oddziaływaniu grawitacyjnym, że nawet światło nie będzie mogło się z niego wydostać.

Słońce jednak nie stanie się czarną dziurą. „To bardzo proste: Słońce nie jest wystarczająco masywne, aby stać się czarną dziurą” – powiedział Xavier Calmet, ekspert od czarnych dziur i profesor fizyki na Uniwersytecie Sussex (Wielka Brytania).

Na to, czy gwiazda może stać się czarną dziurą, wpływa wiele czynników, w tym jej skład, rotacja i ewolucja, ale głównym warunkiem jest odpowiednia masa. „Gwiazdy o początkowej masie od 20 do 25 razy większej od masy Słońca mają potencjał, aby ulec zapadnięciu grawitacyjnemu niezbędnemu do powstania czarnej dziury” – powiedział Calmet.

J. Robert Oppenheimer i współpracownicy jako pierwsi obliczyli ten próg, zwany granicą Tolmana-Oppenheimera-Volkoffa. Naukowcy uważają obecnie, że umierająca gwiazda musi pozostawić po sobie jądro o masie około 2-3 razy większej od masy Słońca, aby powstała czarna dziura.

Kiedy gwiazda wyczerpie paliwo jądrowe w swoim jądrze, synteza jądrowa wodoru w hel trwa nadal w warstwach zewnętrznych. Kiedy jądro się zapada, warstwy zewnętrzne rozszerzają się, a gwiazda wchodzi w fazę czerwonego olbrzyma.

Kiedy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem za około 6 miliardów lat (czyli miliard lat po wyczerpaniu wodoru w jego jądrze), rozszerzy się do mniej więcej orbity Marsa, pochłaniając planety wewnętrzne, prawdopodobnie w tym Ziemię. Zewnętrzne warstwy czerwonego olbrzyma z czasem ostygną i rozprzestrzenią się, tworząc mgławicę planetarną wokół tlącego się jądra Słońca.

Masywne gwiazdy, które tworzą czarne dziury, przechodzą przez kilka faz kolapsu i ekspansji, za każdym razem tracąc masę. Dzieje się tak, ponieważ wysokie ciśnienie i temperatura pozwalają gwiazdom syntetyzować cięższe pierwiastki. Proces ten trwa, aż jądro gwiazdy stanie się żelazem, najcięższym pierwiastkiem, jaki gwiazda może wytworzyć, a gwiazda eksploduje jako supernowa, tracąc masę.

Według NASA, typowe czarne dziury gwiazdowe (najmniejszy rodzaj czarnej dziury obserwowany przez astronomów) są od 3 do 10 razy masywniejsze od Słońca, a liczba ta może sięgać nawet 100 razy. Czarna dziura będzie stawać się coraz masywniejsza, pochłaniając otaczający ją gaz i pył, a nawet swoją gwiazdę towarzyszącą, jeśli znajdowała się kiedyś w układzie podwójnym.

Słońce nigdy nie osiągnie etapu syntezy żelaza. Zamiast tego stanie się białym karłem, gęstą gwiazdą o rozmiarach mniej więcej Ziemi, powiedział Calmet. Ziemia nie doświadczy więc horroru pochłonięcia przez czarną dziurę.

Thu Thao (według Live Science )

Link źródłowy: https://vnexpress.net/mat-troi-co-the-bien-thanh-ho-den-nuot-trai-dat-khong-4649807.html