Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
REALIST

Учёные не знают возраст Солнца

Считается, что возраст Солнца - около 5 миллиардов лет. Тем не менее, точный возраст Солнца нам неизвестен - всё потому, что мы не имеем возможности измерить возраст своей звезды напрямую, мы определяем возраст Солнца лишь по косвенным признакам. Один из методов определения возраста Солнца - определение возраста объектов солнечной системы. В отличие от органической материи, возраст которой довольно просто определяется по содержанию изотопа углерода (половина содержащегося в органическом теле углерода-14 распадается на азот-14 каждые 5730 лет, и по соотношению углерода-14 к азоту-14 можно вычислить возраст органического объекта), объекты солнечной системы представляют из себя материю неорганическую, и с изотопами углерода в ней негусто. Зато есть другой изотоп, который образуется только при взрывах сверхновых звёзд - это изотоп железо-60. Полураспад железа-60 длится 2,26 миллиона лет, и распадается железо-60 на никель-60, а далее всё так же, как и с углеродным анализом: ловим какой-ниб

Считается, что возраст Солнца - около 5 миллиардов лет. Тем не менее, точный возраст Солнца нам неизвестен - всё потому, что мы не имеем возможности измерить возраст своей звезды напрямую, мы определяем возраст Солнца лишь по косвенным признакам.

Один из методов определения возраста Солнца - определение возраста объектов солнечной системы. В отличие от органической материи, возраст которой довольно просто определяется по содержанию изотопа углерода (половина содержащегося в органическом теле углерода-14 распадается на азот-14 каждые 5730 лет, и по соотношению углерода-14 к азоту-14 можно вычислить возраст органического объекта), объекты солнечной системы представляют из себя материю неорганическую, и с изотопами углерода в ней негусто. Зато есть другой изотоп, который образуется только при взрывах сверхновых звёзд - это изотоп железо-60.

Так выглядит типичный кусок типичного кобальта
Так выглядит типичный кусок типичного кобальта

Полураспад железа-60 длится 2,26 миллиона лет, и распадается железо-60 на никель-60, а далее всё так же, как и с углеродным анализом: ловим какой-нибудь астероид (или подбираем упавший метеорит, очень часто именно железные метеориты долетают до поверхности Земли), смотрим соотношение железа к никелю и вычисляем возраст этого астероида/метеорита. Если железа и никеля там 50 на 50 - возраст астероида 2,26 млн лет. Если 75 на 25 - то 4,58 млн лет. Также можно измерять количество урана, полураспавшегося на свинец, ну вы поняли. В итоге, путём многократных измерений было вычислено, что возраст солнечной системы - около 4,55-4,75 млрд лет. Но это ещё не всё.

Типичное газопылевое облако - так называемая "звёздная колыбель". Таких облаков во Вселенной навалом
Типичное газопылевое облако - так называемая "звёздная колыбель". Таких облаков во Вселенной навалом

Давайте представим, как солнечная система формировалась. Жил себе и здравствовал межзвёздный газ с некоторыми вкарплениями космической пыли из элементов тяжелее гелия, и не собирался сжиматься в звёздно-планетарную туманность. Где-то не очень далеко по космическим меркам (десятки, сотни или даже тысячи световых лет) очередная звезда решила сделать себе сэппуку и бабахнула сверхновой. В этот момент и образовались те изотопы железа-60, количество которых мы измеряем сегодня в метеоритах и астероидах. Ударная волна от взорвавшейся звезды пошла по космосу и слегка сжала наше прото-облако межзвёздного газа, в результате в нём появились более плотные участки, которые уже стали стягивать на себя гравитационно весь ничего не подозревавший космический мусор из прото-облака

Типичный взрыв типичной сверхновой - когда звезда израсходовала термоядерное топливо, её внешние слои уже не поддерживаются излучением и падают на ядро. В процессе врубается механизм "нейтринного разгона" - кинетическая энергия падающих внешних слоёв приводит к образованию чудовищного количества нейтрино, которые разгоняют материю и выталкивают прочь с почти световыми скоростями.
Типичный взрыв типичной сверхновой - когда звезда израсходовала термоядерное топливо, её внешние слои уже не поддерживаются излучением и падают на ядро. В процессе врубается механизм "нейтринного разгона" - кинетическая энергия падающих внешних слоёв приводит к образованию чудовищного количества нейтрино, которые разгоняют материю и выталкивают прочь с почти световыми скоростями.

Из чего состояла ударная волна и как она распространялась по космическому вакууму? Состояла она прежде всего из света, которого выделяется при взрыве сверхновой в дохренища раз больше, чем при горении обычной звезды. Фотоны не имеют массы, но при этом переносят энергию, и очень много фотонов могут создать вполне себе ощутимое давление в казалось бы, пустом космосе - на этом основана технология "космического паруса", например.

Да, внутри солнечной системы можно путешествовать на космических парусниках. Дорого, медленно, парус должен быть громадный, но это таки возможно, потому что свет создаёт давление.
Да, внутри солнечной системы можно путешествовать на космических парусниках. Дорого, медленно, парус должен быть громадный, но это таки возможно, потому что свет создаёт давление.

А вот скорость разлетающейся материи в джетах от взрыва сверхновой - несколько ниже, чем скорость света. В самом начале своего пути, в месте взрыва - скорость разлетающейся материи в лучшем случае составит 0,8 световой (измеряли телескопом "Чандра" на практике при наблюдении сверхновой MAXI J1820+070 в 2018-2019 году), и то если это был супермощный взрыв. Да и плюс по пути к нашему газопылевому облаку - эта разлетающаяся материя тормозится гравитационным полем разрывающейся сверхновой и попутным космическим мусором и газом. А именно в этой разлетающейся материи и содержится железо-60, по которому мы измеряем возраст нашей системы и Солнца.

Типичные джеты типичной сверхновой
Типичные джеты типичной сверхновой

То есть, мы измеряем возраст солнечной системы не с момента, когда Солнце зажглось, а с момента формирования изотопов железа-60 при взрыве той сверхновой,

которая световой ударной волной и чуть позже - своими обломками сжала ничего не подозревающее газопылевое облако и заставила формироваться звёздно-планетарный диск. Время, которое эта материя затратила на полёт до этого облака (а это могут быть десятки или сотни тысяч лет) - не учитывается.

Протопланетный диск, он же газопылевой диск - наша солнечная система на начальной стадии формирования. Солнце ещё не горит, просто материя в центре разогревается из-за трения, падения, давления итд.
Протопланетный диск, он же газопылевой диск - наша солнечная система на начальной стадии формирования. Солнце ещё не горит, просто материя в центре разогревается из-за трения, падения, давления итд.

Следующий момент - а Солнце зажглось не сразу. Для того, чтобы сформировать и поджечь звезду - требуется весьма приличное количество времени: вся материя газопылевого облака должна стянуться в центр (или в два центра, которые будут вращаться вокруг общего центра масс, тогда будет двойная система или какму нас - Солнце+Юпитер), а на стягивание материи уйдёт колоссальное количество времени: во-первых, газопылевое облако большое: оно было явно никак не меньше, чем размеры облака Оорта, которое окружает нашу Солнечную систему и отстоит на расстоянии почти одного светового года от солнца. Падать в центр материя будет не по прямой, а по спирали, и не со скоростью света, а со скоростью на несколько порядков меньшей. И опять же - двигаясь к центру, падающая материя увеличивает угловой момент, что разгоняет её орбитальную скорость и увеличивает итоговое время падения в разы или даже на порядки.

Излучение молодого Солнца распихивает оставшуюся материю на задворки солнечной системы
Излучение молодого Солнца распихивает оставшуюся материю на задворки солнечной системы

И вот только в тот момент, когда материи в центре достаточно для того, чтобы создать температуру в 2 миллиона кельвин и давление в офигиллион атмосфер - начинается термоядерная реакция и звезда зажигается - начинает светиться. Свет только что зажёгшейся звезды встречает на своём пути всё ещё падающую в центр материю, разогревает её, препятствуя падению, часть материи у которой была недостаточная скорость для падения в центр - выбрасывается на окраины.

Весёлое было времечко - астероиды летали пачками, планетозимали сталкивались, Юпитер пытался стать звездой, но не смог, зато пропылесосил всю солнечную систему от мусора. Говорят, даже орбиту менял... А планеты росли инфляционно - кто больше, тот и молодец, тот быстрее остальных растёт
Весёлое было времечко - астероиды летали пачками, планетозимали сталкивались, Юпитер пытался стать звездой, но не смог, зато пропылесосил всю солнечную систему от мусора. Говорят, даже орбиту менял... А планеты росли инфляционно - кто больше, тот и молодец, тот быстрее остальных растёт

Так постепенно сформировались планетозимали (зародыши твёрдых планет), газовые гиганты, и до сих пор не весь космический мусор в солнечной системе обрёл покой на поверхности звезды или какой-нибудь планеты - у нас много всяких астероидов и внутри системы, и в поясе Койпера, и где-то там далеко в облаке Оорта, где они точно есть, но из-за огромного расстояния, малых размеров и тусклости рассмотреть их не представляется возможным.

-10

Что всё это значит? А то, что точный возраст Солнца мы до сих пор не знаем. Мы знаем лишь приблизительный возраст того железа-60, которое сформировалось при взрыве сверхновой, предшествовавшем сжатию нашего газопылевого облака. Так что, наше Солнце может быть чуть моложе, чем мы думаем, а точный возраст Солнца в привычных нам земных годах с точностью до сотен тысяч лет мы вычислить не сможем) Живите теперь с этим)))