2008.02.01. - Le­het-e esé­lye a Föld­nek a vö­rös óri­ás­sá vá­ló Nap­pal szem­ben?

Mi­ó­ta a csil­la­gok fej­lő­dé­sé­re vo­nat­ko­zó el­mé­le­tek alap­ján tud­juk, hogy év­mil­li­ár­dok múl­va Na­punk is vö­rös óri­ás­sá vá­lik, iz­gat ben­nün­ket a kér­dés, hogy mi lesz a Föld, s re­mény­be­li utó­da­ink sor­sa az ese­mény be­kö­vet­kez­te­kor.

A ma el­fo­ga­dott csil­lag­fej­lő­dé­si el­mé­le­tek sze­rint a Nap­hoz ha­son­ló csil­la­gok, mi­u­tán a mag­be­li nuk­le­á­ris üzem­anya­guk adott ré­szét el­fo­gyasz­tot­ták, je­len­tős mé­ret­nö­ve­ke­dé­sen men­nek át, s egy idő­re ún. vö­rös óri­á­sok­ká vál­nak. A becs­lé­sek sze­rint a Nap ese­té­ben en­nek az lesz az ered­mé­nye, hogy fel­fú­vó­dó köz­pon­ti csil­la­gunk ki­ter­je­dő lég­kö­re az összes bel­ső boly­gót el­nyel­ni majd. Ér­de­kes ada­lék az em­ber pszi­cho­ló­gi­á­já­hoz, hogy bár csak év­mil­li­ár­dok múl­va fog be­kö­vet­kez­ni, a be­lát­ha­ta­lan messze­ség­be ve­sző fo­lya­mat ese­ten­ként még­is job­ban iz­gat ben­nün­ket, mint a nem túl tá­vo­li jö­vő né­hány, ránk vagy a kö­ze­li utó­da­ink­ra néz­ve sok­kal na­gyobb kö­vet­kez­mé­nyek­kel já­ró egyéb ese­mé­nye.

Fan­tá­zia­rajz egy vö­rös óri­ás­ról. A fel­fú­vó­dott csil­lag ki­ter­jedt lég­kö­ré­ből az űr­be tá­vo­zó anyag­ban je­len­tős mennyi­sé­gű por szin­te­ti­zá­ló­dik, ami az inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban de­tek­tál­ha­tó.
[Ja­pan Ae­ro­s­pace Exp­lo­ra­ti­on Agency (JA­XA)]

Az egy­sze­rű becs­lé­sek ugyan va­ló­ban azt mu­tat­ják, hogy a Nap mé­re­te még a Mars pá­lyá­já­ét is meg fog­ja ha­lad­ni, a ké­pet azért né­hány egyéb szem­pont fi­gye­lem­be vé­te­lé­vel ár­nyal­ni kell. Az egyik leg­fon­to­sabb ezek kö­zül, hogy a Nap ezt az óri­á­si mé­re­tet fej­lő­dé­si út­já­nak vé­ge fe­lé éri majd el, de ad­dig­ra csil­lag­szél for­má­já­ban je­len­tős mennyi­sé­gű anya­got fog el­ve­szí­te­ni. Aho­gyan nö­vek­szik, az anyag­ki­áram­lás in­ten­zi­tá­sa is egy­re na­gyobb lesz. Az erős csil­lag­szél ha­tá­sá­ra vi­szont a boly­gók pá­lyái el­vesz­tik a mai sta­bi­li­tá­su­kat, s az égi­tes­tek, köz­tük a Föld, spi­rá­lis pá­lyán ki­fe­lé, a fel­fú­vó­dó köz­pon­ti csil­lag­gal el­len­té­tes irány­ban kez­de­nek mo­zog­ni. Kér­dés az, hogy me­lyik fo­lya­mat lesz a gyor­sabb, a fel­fú­vó­dás vagy a "me­ne­kü­lés".

Az ég­bolt egyik leg­is­mer­tebb vö­rös szu­per­óri­á­sa, az Ori­on csil­lag­kép leg­fé­nye­sebb csil­la­ga, a Be­tel­ge­use. A kép ér­de­kes­sé­ge, hogy 1995-ben ez volt az el­ső olyan di­rekt fel­vé­tel egy csil­lag­ról, ame­lyen fel­szí­ni rész­le­tek is ki­ve­he­tők vol­tak.
[And­rea Dup­ree (Har­vard-Smith­so­ni­an CfA), Ro­nald Gil­li­land (STS­cI), NA­SA and ESA]

A kér­dés meg­vá­la­szo­lá­sá­ra K. Sch­rö­der (Uni­ver­sity of Sus­sex) és R. Smith (Uni­versidad de Gu­a­na­ju­a­to, Me­xi­co) új, a Nap fej­lő­dé­si út­já­nak vég­ső sza­ka­sza­i­ra vo­nat­ko­zó mo­dell­szá­mí­tást vé­gez­tek. En­nek ered­mé­nye­ként azt ta­lál­ták, hogy 7,59 mil­li­árd év múl­va, ami­kor a Nap el­éri a vö­rös óri­ás ál­la­po­tot, a csil­lag­szél for­má­já­ban tör­té­nő anyag­ki­áram­lás annyi­ra fel­erő­sö­dik, hogy köz­pon­ti égi­tes­tünk mos­ta­ni tö­me­gé­nek 67 szá­za­lé­kát el­vesz­ti, mi­köz­ben ma­xi­má­lis mé­re­te a mos­ta­ni­nak 256-szo­ro­sa lesz. A fel­fú­vó­dá­si fo­lya­mat el­ső ré­sze csil­la­gá­sza­ti ér­te­lem­ben meg­le­pő­en rö­vid idő alatt megy majd vég­be, a Nap mind­össze 5 mil­lió év le­for­gá­sa alatt ki­töl­ti a Mer­kúr pá­lyá­já­ig ter­je­dő tér­részt. Ezt egy 130 mil­lió évig tar­tó sza­kasz kö­ve­ti, mely­nek so­rán a mag­ban a hé­li­um égé­se ter­me­li az ener­gi­át, mi­köz­ben to­vább tá­gu­ló lég­kö­re előbb a Mer­kúrt, majd a Vé­nuszt is el­nye­li. Mi­re a Föld is sor­ra ke­rül, a csil­lag­szél már olyan in­ten­zív lesz, hogy a Nap éven­te a föld­tö­meg 8 szá­za­lé­ká­nak meg­fe­le­lő mennyi­sé­gű, 4,9 ⋅ 10²⁰ ton­na anya­got ve­szít.

A Föld éle­te azon­ban ad­dig sem lesz ese­mény­te­len. Boly­gónk je­len­leg a Nap ún. lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­já­nak (hab­itab­le zo­ne) kel­lős kö­ze­pén fog­lal he­lyet. Ez az a tér­rész egy csil­lag kö­rül, ahol az adott "pil­la­nat­ban" a vi­szo­nyok ked­ve­ző­ek az élet va­la­mi­lyen for­má­já­nak meg­je­le­né­sé­re és fo­lya­ma­tos fenn­ma­ra­dá­sá­ra. Mai el­kép­ze­lé­sünk sze­rint ez ti­pi­ku­san olyan hő­mér­sék­le­ti és nyo­más­vi­szo­nyo­kat je­lent egy boly­gón, ami le­he­tő­vé te­szi, hogy a víz hosszú ide­ig fo­lyé­kony hal­maz­ál­la­pot­ban lé­tez­hes­sen. Sch­rö­der és Smith szá­mí­tá­sai sze­rint csil­la­gunk 1 mil­li­árd év múl­va fog­ja el­ér­ni leg­for­róbb ál­la­po­tát, ami­kor fel­szí­ni hő­mér­sék­le­te 5820 K lesz. Ez ugyan csak 50 kel­vin­nel na­gyobb a mos­ta­ni hő­mér­sék­le­té­nél, ener­gia­ki­bo­csá­tá­sa azon­ban még­is 26 szá­za­lék­kal fog­ja meg­ha­lad­ni a mai ér­té­ket. En­nek kö­vet­kez­té­ben a föl­di óce­á­nok el fog­nak pá­ro­log­ni, s boly­gónk gya­kor­la­ti­lag új­ra ol­vadt ál­la­pot­ba ke­rül. Mi­re a Nap el­éri a vö­rös óri­ás ál­la­po­tot, a ko­ráb­ban vá­zol­tak alap­ján a Föld már 1,5 csil­la­gá­sza­ti egy­ség­re lesz a kö­zép­pont­já­tól, de ez nem lesz ele­gen­dő a túl­élés­hez. Mi­helyt be­le­ke­rül a csil­lag at­mosz­fé­rá­já­ba, a sű­rűbb gáz­ban tör­té­nő moz­gás okán be­kö­vet­ke­ző im­pul­zus­nyo­ma­ték-vesz­tés mi­att a Föld ki­fe­lé tar­tó spi­rá­lis moz­gá­sá­ból egy be­fe­lé spi­rá­lo­zó, a vég­ső meg­sem­mi­sü­lés fe­lé ve­ze­tő moz­gás lesz. A meg­ma­radt cson­ka boly­gó­rend­szer lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­ja át­he­lye­ző­dik a mai Ku­i­per-öv te­rü­le­té­re, 49,4 és 71,4 csil­la­gá­sza­ti kö­zé.

A Nap (sár­ga tör­pe), az Arc­tu­rus (α Boo, sár­ga óri­ás) és az An­ta­res (α Sco, vö­rös szu­per­óri­ás), il­let­ve a Mars-pá­lya mé­re­te­i­nek össze­ha­son­lí­tá­sa. A Nap je­len­le­gi mé­re­te el­tör­pül egy vö­rös szu­per­óri­ás ki­ter­jedt lég­kö­re mel­lett.
[ast­roprofs­page.com nyo­mán]

Ér­de­kes, hogy ha a Föld pá­lyá­ja ma 15 szá­za­lék­kal na­gyobb len­ne, ak­kor a szá­mí­tá­sok sze­rint boly­gónk túl­él­het­né a Nap fel­fú­vó­dá­sát. Más kér­dés, hogy eb­ben az eset­ben va­ló­szí­nű­leg most nem el­mél­ked­het­nénk ezek­ről a prob­lé­mák­ról ...

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Monthly No­ti­ces of Ro­yal Ast­ro­no­mi­cal So­ci­ety c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• Uni­ver­se To­day 2008.01.31.
• ar­Xiv:0801.4031v1 [ast­ro-ph]