Что произойдет, когда наше Солнце начнет умирать: ученые, возможно, нашли ответ

Выступая в роли звездных археологов, ученые обнаружили "ископаемый" магнетизм на давно умерших звездах, известных как "белые карлики". Это открытие может помочь объяснить, как звезды эволюционируют из своей "раздутой" фазы красного гиганта в компактную и тлеющую фазу белого карлика – процесс, через который наше Солнце пройдет примерно через 5 миллиардов лет.

Команда, стоящая за этим исследованием, связала теоретическую модель с наблюдениями за звездами на разных стадиях их эволюции, соединив доказательства наличия магнитных полей на поверхностях белых карликов с магнетизмом, обнаруженным в ядрах красных гигантов, пишет Space.

Модель команды опирается на идею о том, что магнитные полях, формирующиеся в начале жизни звезды, сохраняются на всех более поздних стадиях, в конечном итоге проявляясь на белых карликах спустя миллиарды лет как "ископаемые поля".

Располагая этой информацией, исследователи использовали измерения звездных осцилляций, или просто "звездотрясений", применяя методы из области астеросейсмологии. Это позволило им в дальнейшем развить теорию ископаемого поля как объяснение звездного магнетизма.

"Магнитное поле звезды важно для того, как звезда функционирует внутри, как долго она живет и эволюционирует", – заявил соруководитель группы Лукас Айнрамхоф из Австрийского института науки и технологий (ISTA). "Как правило, более старые белые карлики имеют тенденцию быть более магнитными, чем молодые".

Чтобы понять связь между красными гигантами и белыми карликами, рассмотрим финальную стадию эволюции нашей собственной звезды – Солнца.

Примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает запасы водорода в своем ядре и больше не сможет осуществлять процесс ядерного синтеза, преобразующий этот элемент в гелий. Поскольку этот процесс является основным источником энергии, производимой Солнцем, это будет означать, что внешнее давление, удерживающее Солнце от коллапса под действием собственной гравитации, также прекратится.

Когда ядро Солнца сожмется, его внешние слои, где все еще происходит ядерный синтез, раздуются примерно в 100 раз по сравнению с первоначальной шириной Солнца – а возможно, и больше. Это фаза красного гиганта. В Солнечной системе это может привести к тому, что Солнце поглотит каменистые планеты, включая Землю, вплоть до орбиты Марса.

Фаза красного гиганта Солнца будет относительно недолговечной и, как ожидается, продлится всего 1 миллиард лет. Внешние слои звезды со временем остынут и рассеются, оставив после себя туманность из бывшего звездного вещества, окружающую ядро Солнца, которое затем станет обнаженным остывающим звездным остатком, называемым белым карликом. Это финальная стадия жизни для всех звезд с массой, подобной массе Солнца.

Недавно ученые, изучающие звезды, начали исследовать недра красных гигантов с помощью звездотрясений, подобно тому как сейсмологи здесь, на Земле, используют сейсмические волны и землетрясения для изучения недр нашей планеты.

Это выявило наличие магнитных полей в ядрах красных гигантов, в то время как белые карлики, судя по всему, имеют магнитные поля на своих поверхностях. Айнрамхоф и его коллеги считают, что модель ископаемого поля звездного магнетизма связывает эти магнитные поля на двух различных фазах эволюции звезд, несмотря на то, что эта теория утратила популярность среди ученых в последние годы.

"Поскольку белый карлик – это обнаженное ядро красного гиганта, сбросившего свои внешние слои, эти различные наблюдения по сути изучают одну и ту же область недр звезды на разных этапах эволюции", – отметил Айнрамхоф. "Если магнитное поле, наблюдаемое во время фазы красного гиганта, совпадает с тем, которое эволюционирует и наблюдается на поверхности белого карлика, то теория ископаемого поля может объяснить и связать эти наблюдения".

Он и его команда теоретизируют, что после фазы красного гиганта сброс внешних слоев звезды оставит характерные свойства на поверхности ее преемника – белого карлика. Одним из ключевых элементов здесь является то, насколько далеко распространяется магнетизм в ядре красного гиганта.

"Чтобы связать магнитные поля, наблюдаемые на поверхности старых белых карликов, с теми, что обнаружены в ядре их предшественников – красных гигантов, намагниченной должна быть большая часть звезды", – объяснил Айнрамхоф. "Однако это не означает, что звезды намагничены сильнее, а только то, что магнитные поля должны охватывать большую часть их ядра уже на ранних этапах".

Команда также определила, как эволюция звезды влияет на форму ее магнитного поля, обнаружив, что вместо концентрации в одной точке оно образует сегментированную структуру, напоминающую поверхность баскетбольного мяча, которая сильнее у поверхности, чем в ядре.

Все это может дать ученым лучшее представление о том, что ждет Солнце в будущем, а также об общем состоянии нашей звезды глубоко под ее поверхностью.

"Мы до сих пор не знаем, является ли ядро Солнца магнитным. Хотя это наша собственная звезда, мы практически слепы к тому, что происходит в ее центре", – сказал Айнрамхоф. "Текущие прогнозы предполагают, что ядро Солнца не является магнитным. Но если окажется, что это не так, эта информация изменит все наши знания и все модели, на которых мы основывали свою работу. Учитывая, как мало мы знаем на данном этапе, наше исследование предполагает, что звезды, скорее всего, все магнитные. Но мы не всегда можем обнаружить этот магнетизм".

Следуя по пути, проложенному командой, ученые также могут обнаружить, что нашей звезде возрастом 4,6 миллиарда лет осталось жить немного дольше, чем рассчитывается в настоящее время.

"Если Солнце сможет каким-то образом перенести водород из внешних слоев в ядро, оно сможет прожить дольше. Одним из способов сделать это могут быть сильные магнитные поля", – отметил Айнрамхоф. "Однако магнитные поля могут привести и к совершенно иному результату".

Ранее УНИАН сообщал, что на Солнце произошло сразу две самые сильные вспышки за последние 78 дней.