Güneş beyaz bir cüce olduğunda ne kadar kütleye sahip olacak?

Güneşimiz tüm dış gaz katmanlarını döküp beyaz bir cüceye dönüştüğünde 4 milyar yıl içinde, beyaz cüce güneşin bugünkü miktarına kıyasla ne kadar kütleye sahip olacak?

Gezegenler hala aynı şekilde yörüngede olacak mı, yoksa kütlenin azalması da gezegenlerin yörüngelerinin değişmesine neden olacak ve sonunda güneş sisteminden çıkacak mı?

Kısa cevap:

Güneş, beyaz bir cüce olma yolunda kütlesinin yaklaşık yarısını kaybedecektir. Bu kütle kaybının çoğu, yaşamının son birkaç milyon yılında Asimptotik Dev Şube (AGB) aşamasında ortaya çıkacaktır. Aynı zamanda Dünya'nın Güneş çevresindeki yörünge yarıçapı iki faktör kadar büyüyecektir (dış gezegenler gibi). Ne yazık ki Dünya için, Güneş yarıçapı da yaklaşık 2 au'ya ulaşacak, bu yüzden kızartılacak.

Dünya ve dış gezegenlerin azalan bağlanma enerjisi ve artan dışmerkezliği, gezegensel fırlamaya yol açabilecek dinamik dengesizliklere yol açma olasılığı vardır. Bu büyük ölçüde geç, ağır kütle kaybına ve o zamanki gezegenlerin hizalanmasına veya başka türlü zamana tam olarak bağımlılığına bağlıdır.

Uzun cevap:

Yaklaşık 8 güneş kütlesinden daha az kütlesi olan yıldızlar, ana dizileri başlangıç ​​kütlesi azaldıkça artan bir zaman ölçeğinde beyaz cüceler olarak yaşamlarını sona erdireceklerdir. Oluşan beyaz cüceler progenitör ana dizi yıldızlarından daha düşük kütlelidir, çünkü bir yıldızın başlangıç ​​kütlesinin çoğu yıldız rüzgarları (özellikle termal olarak titreşen asimptotik dev dal fazı sırasında ) ve gezegensel bir bulutsunun son fırlaması sırasında kaybolur . Böylece, beyaz cüce kütlelerin mevcut dağılımı,$0.6$ ve $0.7 M_{\odot}$ ve bir dispersiyon ile $\sim 0.2 M_{\odot}$, tüm ana dizi yıldızlarının son durumlarını $0.9 <M/M_{\odot}<8 M_{\odot}$Galaksimizin yaşamı boyunca evrimleşmek ve ölmek için zamanları oldu.

Başlangıçtaki ana dizi kütlesi ile nihai beyaz cüce kütle (ilk-nihai kütle ilişkisi veya IFMR) arasındaki ilişki hakkında sahip olduğumuz en güvenilir bilgi, bilinen yaştaki yıldız kümelerinde beyaz cücelerin özelliklerini ölçmekten gelir. Spektroskopi, beyaz cüce için kitle tahminine yol açar. İlk kütle, ana kümenin yanı sıra yıldız kümesinin yaşı ile beyaz cücenin soğuma yaşı arasındaki farktan dev dal ömrünün hesaplanmasıyla tahmin edilir. Yıldız modelleri daha sonra bize ana dizi artı dev ömür ve ilk ana dizi kütlesi arasındaki ilişkiyi söyler, böylece bir IFMR'ye yol açar.

Kalirai'den (2013) yeni bir derleme aşağıda gösterilmiştir. Bu, Güneş gibi bir yıldızın ilk kütlesi ile doğduğunu gösterir.$1M_{\odot}$ (veya Güneş zaten bir kütle kaybettiği için yüzde bir ya da iki tane daha), beyaz bir cüce olarak hayatını $M = 0.53 \pm 0.03\ M_{\odot}$. yani Güneş yıldız rüzgarlarında ve (muhtemelen) gezegenimsi bulutsunun fırlatılmasında başlangıç ​​kütlesinin yaklaşık% 50'sini kaybetmelidir.

Merkezi yıldız zamana bağlı olarak kütle kaybettiğinde güneş sistemlerine ne olduğuna dair kapsamlı bir tedavi Adams ve ark. (2013) . En basit vakalar başlangıçta kütle kaybının yörünge döneminden çok daha uzun zaman aralıklarında gerçekleştiği dairesel yörüngelerdir. Kütle kaybı ilerledikçe, yerçekimi potansiyel enerjisi artar (daha az negatif olur) ve böylece toplam yörünge enerjisi artar ve yörünge genişler. Kabaca konuşma,$aM$ sabittir, burada $a$ açısal momentumun korunmasının basit bir sonucu olan yörünge yarıçapıdır: böylece Dünya 2 au yörüngeye dönüşecektir.

Bununla birlikte, ilk yörüngede sıfır olmayan bir eksantrikliğin varlığında veya AGB fazının sonuna doğru meydana gelen gibi hızlı kütle kaybı durumunda, işler daha fazla tahmin edilemez hale gelir, eksantriklik de büyür kütle kaybı ilerledikçe. Tüm (evrimleşmiş) güneş sisteminin dinamik stabilitesi göz önüne alındığında, bunun bir etkisi vardır ve gezegensel fırlatma ile sonuçlanabilir. Kitle kaybı ne kadar hızlı olursa, öngörülemeyen şeyler o kadar artar.

Bir AGB yıldızının yarıçapı kullanılarak hesaplanabilir $L = 4\pi R^2 \sigma T_{eff}^{4}$. AGB şubesinin ucundaki yıldızların parlaklıkları$\sim 10^{4} L_{\odot}$ ve $T_{eff} \simeq 2500\ K$olası yarıçaplarına $\sim 2$au. Bu nedenle, Dünya çıkarılmadıkça veya yörüngesini, iç gezegenler gibi, AGB yıldızının dış enevelope ve spiral içe doğru yutulacak bazı dinamik dengesizlikle önemli ölçüde değiştirilmedikçe ...

Bu yakın kaderden dar bir şekilde kaçsa bile, gelgit yayılmasının yörüngeden hızla enerji çekmesi ve Dünya'nın dev Güneş'in zarfına doğru sarılması muhtemeldir ... aynı sonuçla.

Basitçe söylemek gerekirse, Güneş kesinlikle kütlesinin en az dörtte birini kaybedecektir. Bunun nedeni, Güneş kütlesinin çoğunun özünde merkezlenmiş olmasıdır. Ve beyaz bir cüce bir yıldızın sadece kalan çekirdeği olduğundan. . . Oh, ve Güneş beyaz bir cüce olmadan önce, mars yörüngesinin boyutuna kadar büyüdüğü "kırmızı dev" aşamasından geçer. Tüm gezegenler yanacak veya yörüngeyi durduracak ve Güneş'in novaları meydana geldiğinde var olmayacaklar. Mutlu son . . .