Livscykeln för vår sol började för ungefär 4,6 miljarder år sedan. Om ungefär 4,5 till 5,5 miljarder år, när den tappar ut sin mängd väte och helium, kommer den att gå in i sin Red Giant Branch (RGB) -fas, där den kommer att utvidgas till flera gånger sin nuvarande storlek och kanske till och med konsumera jorden! Och sedan, när den har nått slutet på sin livscykel, tros det att den kommer att blåsa av sina yttre lager och bli en vit dvärg.
Fram till nyligen var astronomer inte säkra på hur detta skulle äga rum och huruvida vår sol skulle hamna som en planetnebulosa (som de flesta andra stjärnor i vårt universum gör). Men tack vare en ny studie av ett internationellt team av astronomer förstås det nu att vår sol kommer att avsluta sin livscykel genom att förvandlas till en massiv ring av ljusande interstellär gas och damm - känd som en planetarisk nebula.
Deras studie, med titeln "The mysterious age invariance of the cut-off the Planetetary Nebula Luminosity Function", publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Natur. Studien leddes av Krzysztof Gesicki, en astrofysiker från Nicolaus Copernicus University, Polen; och inkluderade Albert Zijlstra och M Miller Bertolami - en professor från University of Manchester och en astronom Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP), Argentina, respektive.
Cirka 90% av alla stjärnor hamnar som en planetnebulosa, som spårar övergången de går mellan att vara en röd jätte och en vit dvärg. Men forskare var tidigare osäkra på om vår sol skulle följa samma väg, eftersom man trodde att den inte var tillräckligt massiv för att skapa en synlig planetnebulosa. För att bestämma om detta skulle vara fallet, utvecklade teamet en ny fantastisk datamodell som förutsäger livscykeln för stjärnor.
Denna modell - som de refererar till som PNLF (Planetetary Nebula Luminosity Function) - användes för att förutsäga ljusstyrkan i det utkastade kuvertet för stjärnor i olika massor och åldrar. Vad de fann var att vår sol var precis tillräckligt massiv för att hamna som en svag nebula. Som prof. Zijlstra förklarade i ett pressmeddelande från Manchester University:
”När en stjärna dör ut kastar den ut en massa gas och damm - känd som sitt kuvert - ut i rymden. Kuvertet kan vara så mycket som halva stjärnans massa. Detta avslöjar stjärnskärnan, som vid denna tidpunkt i stjärnans liv går tom för bränsle, så småningom stängs av och innan den slutligen dör. Det är först då den heta kärnan får det utkastade kuvertet att lysa ljust i cirka 10 000 år - en kort period i astronomin. Det är detta som gör planetnebulan synlig. Vissa är så ljusa att de kan ses från extremt stora avstånd som mäter tiotals miljoner ljusår, där själva stjärnan hade varit mycket för svag att se. ”
Denna modell behandlade också ett bestående mysterium inom astronomi, varför de ljusaste nebulosorna i avlägsna galaxer alla verkar ha samma ljusstyrka. För ungefär 25 år sedan började astronomer observera detta och fann att de kunde mäta avståndet till andra galaxer (i teorin) genom att undersöka deras ljusaste planetnebulor. Men modellen som skapats av Gesicki och hans kollegor motsatte sig denna teori.
Kort sagt gör ljusstyrkan hos en planetnebulosa inte komma ner till massan av stjärnan som skapar den, som tidigare antogs. "Gamla stjärnor med låg massa bör göra mycket svagare planetariska nebulosa än unga, mer massiva stjärnor," sade prof. Zijlstra. ”Detta har blivit en källa till konflikt under de senaste 25 åren. Uppgifterna sa att du kunde få ljusa planetnebulor från stjärnor med låg massa som solen, modellerna sa att det inte var möjligt, något mindre än ungefär dubbelt så mycket som solens massa skulle ge en planetnebulos för svag för att se. ”
I huvudsak visade de nya modellerna att efter att en stjärna kastar ut sitt kuvert, kommer den att värmas upp tre gånger snabbare än vad äldre modeller indikerade - vilket gör det mycket lättare för stjärnor med låg massa att bilda en ljus planetnebulosa. De nya modellerna indikerade också att solen nästan exakt är i lägre avbrott för stjärnor med låg massa som fortfarande kommer att producera en synlig, men svag, planetnebulosa. Något mindre, tilllade Zijlstra, tillägger inte en nebula:
”Vi fann att stjärnor med massan mindre än 1,1 gånger solens massa ger svagare nebulosa, och stjärnor som är mer massiva än 3 solmassor ljusare nebulosor, men för resten är den förutsagda ljusstyrkan mycket nära vad som hade observerats. Problemet löst, efter 25 år! ”
I slutändan har denna studie och modellen som teamet producerade några verkligt gynnsamma konsekvenser för astronomer. De har inte bara visat med vetenskapligt förtroende vad som kommer att hända med vår sol när den dör (för första gången), de har också tillhandahållit ett kraftfullt diagnostiskt verktyg för att bestämma historien om stjärnbildningen för medelåldersstjärnor (några miljarder år gamla ) i avlägsna galaxer.
Det är också bra att veta att när vår sol når slutet på livslängden, miljarder år från och med nu, oavsett avkomma vi lämnar efter kommer att kunna uppskatta det - även om de tittar över de stora avståndet till rymden.
