Poveștile Cerului. Sistemul Solar (4)


Finalul mini seriei introductive a ”Sistemului Solar” revine regiunilor îndepărtate, mult mai puțin cunoscute și înțelese ca fenomenologie. Este cazul heliopauzei, al norului (ipotetic) Oort, al Sednei, al vecinătăților imediate, al contextului galactic și al proximității galactice. La final va fi creionată o istorie a formării și evoluției sistemului nostru solar.

CELE MAI ÎNDEPĂRTATE REGIUNI. Punctul în care Sistemul Solar se sfârșește și începe spațiul interstelar nu este precis definit, de vreme ce granițele sale exterioare sunt profilate de către două forțe separate: vântul solar și gravitația solară. Limita exterioară a influenței vântului solar este cam la patru distante de Pluto față de Soare; această heliopauză este considerată începutul mediului interstelar. Totuși, sfera Roche a Soarelui, gama efectivă a dominației sale gravitaționale, este considerată a se extinde la o depărtare de încă o mie de ori față de această distanță.

HELIOPAUZA. Heliosfera se divide în două regiuni separate. Vântul solar călătorește cu o viteză de aproape 400 km/secundă până ce intră în coliziune cu vântul interstelar; curgerile de plasmă din mediul interstelar. Coliziunea apare în punctul de terminație a șocului, care se află cam la 80-100 UA de Soare, din direcția opusă vântului interstelar și la aproximativ 200 de UA de Soare, în direcția vântului. Aici vântul încetinește dramatic, se condensează și devine mai turbulent, formând o structură ovală mare, numită pustiulsolar. Această structură este considerată că arată și se comportă în mare parte ca o coadă de cometă, extinzându-se mai departe cam 40 de UA pe direcția opusă; evidența realizată de nava Explorer Cassini a mediului interstelar a sugerat că este în fapt o formă în formă de bulă realizată prin constrângerea acțiunii câmpului magnetic interstelar.

Atât Voyager 1 cât și Voyager 2 sunt raportate a fi traversat șocul de terminație și să fi intrat în heliopustiu, la 94, respectiv 84 UA față de soare. Granița exterioară a heliosferei, heliopauza, este punctul final de terminație al vântului solar și începutul spațiului interstelar.

Forma marginii externe a heliosferei este probabil afectată de dinamica fluidelor din interacțiunile cu mediul interstelar, precum și de câmpurile magnetice solare prevalând către Sud. Dincolo de heliopauză, către 230 de UA, rezidă arcul de șoc, o urmă de plasmă lăsată de Soare pe măsură ce călătorește prin Calea Lactee.

Nici o navă spațială nu a depășit încă heliopauza, așa încât este imposibil să cunoaștem cu siguranță condițiile locale ale spațiului interstelar. Este de așteptat ca nava Voyager a NASA să traverseze heliopauza în următoarea decadă și să transmită date importante asupra nivelelor de radiație și influența vântului solar.

Cât de bine est protejat sistemul solar de către scuturile heliosferei de razele cosmice este destul pe puțin cunoscut. O echipă fondată de NASA dezvoltă conceptul unei misiuni dedicate trimiterii unei sonde în heliosferă.

NORUL OORT. Norul Oort este un nor sferic ipotetic ce conține peste un trilion de obiecte de gheață ce este considerat a sursa cometelor de perioadă lungă și înconjoară Sistemul Solar cam la 50.000 de UA (către 1 an lumină) și posibil până către 100.000 UA (1,87 ani lumină). Este considerat a fi compus din comete ejectate din Sistemul Solar interior de interacțiunile gravitaționale cu planetele exterioare. Obiectele Norului Oort se mișcă foarte încet și pot fi perturbate de către evenimente mai puțin frecvente, precum coliziuni, efecte gravitaționale etc.

SEDNA. 90377 Sedna (525.86 UA) este un obiect mare și roșu, asemănător lui Pluto, cu o orbită gigantică, în forma unei elipse înalte, cu distanța de 76 UA la periheliu și 928 UA la afeliu, căruia îi trebuie 12,050 ani pentru completarea unei orbite. Mike Brown, care a descoperit Sedna, a presupus că aceasta nu poate fi parte a discului împrăștiat al centurii Kuiper, pentru că periheliul său este prea distant pentru a putea fi afectată de migrația lui Neptun. Brown și alți astronomi consideră Sedna a fi primul obiect dintr-o populație cu totul nouă, care ar putea include și obiectul 2000 CR105, care are periheliul la 45 UA și afeliul la 415 UA, și o perioadă orbitală de 3420 de ani. Brown a propus și un nume pentru această populație, respectiv ”Norul Oort Interior”, care probabil s-ar fi format printr-un proces similar, deși este mult mai aproape de Soare. Sedna este foarte probabil o planetă pitică, deși forma sa rămâne să fie determinată cu mai multă precizie.

VECINĂTĂȚI. Mare parte a sistemului solar a rămas necunoscută. Câmpul gravitațional al Soarelui este estimat a domina forțele gravitaționale ale stelelor din împrejurime aflate până la doi ani lumină (sau 125.000 UA). Estimările inferioare pentru raza norului Oort, prin contrast, nu îl plasează mai departe de 50.000 UA. În ciuda descoperirilor precum Sedna, regiunea dintre centura Kuiper și norul Oort, o zonă cu raza de zeci de mii de UA, a rămas virtual ne-cartografiată. Există de asemenea studii în desfășurare asupra regiunii dintre Mercur și Soare. Alte obiecte ar putea fi descoperite în regiunile ne-cartografiate ale Sistemului Solar.

CONTEXTUL GALACTIC. Sistemul Solar este localizat în Galaxia Calea Lactee, o galaxie spirală barată cu un diametru de 100.000 de ani lumină, conținând cam 200 de miliarde de stele. Soarele nostru rezidă pe unul dintre brațele exterioare ale spiralei Căii Lactee, cunoscut sub numele de Brațul Orion.

Soarele se află la o distanță de 25.000-28.000 de ani lumină față de Centrul Galactic și viteza sa în interiorul galaxiei este de 220 de km pe secundă, așa încât completează o revoluție completă la fiecare 225-250 de milioane de ani. Această revoluție este cunoscută sub denumirea de an galactic al sistemului solar. Apexul solar, direcția pe care o urmează Soarele prin spațiul interstelar, este aproape de constelația Hercules, în direcția locației curente a stelei strălucitoare Vega. Planul eclipticii Sistemului Solar rezidă pe un unghi de 60 de grade față de planul galactic.

Locația sistemului solar în galaxie este foarte probabil un factor în evoluția vieții pe Terra. Orbita sa este aproape circulară și are aproape aceeași viteză precum brațele spiralei, ceea ce înseamnă că trece printre acestea foarte rar. De vreme ce brațele spiralei sunt gazda unei concentrații de supernove potențial periculoase, poziția sistemului solar conferă Terrei lungi perioade de stabilitate interstelară, pentru ca viața să poată evolua.

Sistemul solar se află de asemenea dincolo de mediile aglomerate de stele ale centrului galactic. Aproape de centru, remocherele gravitaționale formate din stelele din apropiere pot perturba corpurile din Norul Oort și să trimită multe comete în sistemul solar interior, producând coliziuni cu implicații potențial catastrofice pentru viața de pe Terra.

Radiația intensă a centrului galactic ar putea interfera de asemenea cu dezvoltarea vieții complexe. Chiar dată fiind locația actuală a Sistemului Solar, unii cercetători au ipoteze că supernove recente ar fi putut afecta viața în ultimii 35.000 de ani, prin azvârlirea către soare a unor elemente de miez stelar, precum praf radioactiv și corpuri mai largi, precum cometele.

VECINĂTATEA. Vecinătatea galactică imediată a sistemului solar este numită Norul Local Interstelar, o zonă noroasă densă, în unele părți mai împrăștiată, cunoscută ca Bula Locală, o cavitate de forma unei clepsidre în mediul interstelar ce ocupă cam 300 de ani lumină. Bula este inundată cu plasmă de temperatură înaltă, ceea ce sugerează că este produsul unor câteva supernove recente.

Există relativ câteva stele în pe distanța de 10 ani lumină (95 de triliarde de km de la Soare. Cea mai apropiată este sistemul triplu Alpha Centauri, care se află cam la 4,4 ani lumină depărtare. A și B sunt o pereche apropiată de stele asemănătoare Soarelui, în timp ce pitica roșie Alpha Centauri C (cunoscută sub numele de Proxima Centauri) orbitează perechea la o distanță de 0,2 ani lumină. Următoarele stele ca apropiere de Soare sunt pitice roșii precum Steaua lui Barnard (la 5,9 ani lumină), Wolf 359 (la 7,8 ani lumină) și Lalande 21185 (la 8,3 ani lumină). Cea mai mare stea pe o distanță de 10 ani lumină este Sirius, o stea strălucitoare de secvență principală cu masa de două ori cât a Soarelui și orbitată de o pitică albă numită Sirius B. Aceasta rezidă la 8,6 ani lumină depărtare. Alte sisteme situate în interiorul intervalului de 10 ani lumină sunt: sistemul binar de pitice roșii Luyten 726-8 (la 8,7 ani lumină) și solitara pitică roșie Ross 154 (la 9,7 ani lumină).

Cea mai apropiată stea solitară asemănătoare Soarelui este Tau Ceti, situată la 11,9 ani lumină depărtare. Ea are aproape 80% din masa Soarelui, dar numai 60% din luminozitatea acestuia. Cea mai apropiată (de Soare) planetă extrasolară cunoscută rezidă în jurul stelei Epsilon Eridani, o stea puțin mai vagă și mai roșie decât Soarele, care se află la 10,5 ani lumină. Una dintre planetele sale confirmate, Epsilon Eridani b, este de aproape 1,5 ori mai mare decât Jupiter, iar aceasta își orbitează steaua la fiecare 6,9 ani tereștri.

FORMAREA ȘI EVOLUȚIA SISTEMULUI SOLAR. Sistemul solar s-a format din colapsul gravitațional al unui nor molecular gigant acum 4,568 miliarde de ani. Acest nor inițial a avut probabil câțiva ani lumină în dimensiune și probabil a dat naștere câtorva stele. Pe măsură ce regiunea care urma să devină sistemul solar, cunoscută ca nebuloasă pre-solară a colapsat, conservarea unui impuls unghiular l-a făcut să se rotească mai repede. Centrul, unde a fost colectată cea mai mare parte a masei a devenit mai fierbinte decât discul înconjurător. Pe măsură ce nebuloasa se rotea, a început să se aplatizeze într-un disc protoplanetar în rotație cu un diametru de peste 200 UA și o proto-stea densă în centru. În acest punct al evoluției, Soarele este considerat a fi fost o stea T Tauri. Studiile asupra stelelor T Tauri au arătat că ele sunt adesea acompaniate de discuri cu materie pre-planetară cu mase între 0,001 – 0,1 mase solare, cu marea majoritate a masei nebuloasei în steaua înseși. Planetele s-au format prin agregare din acest disc.

Într-un interval de 50 de milioane de ani, presiunea și densitatea hidrogenului in centrul protostelei au devenit destul de mari pentru a începe fuziunea termonucleară. Temperatura, rata de reacție, presiunea și densitatea au crescut până când a fost atins echilibrul hidrostatic, cu energia termală contrapusă forței contracției gravitaționale. La acest punct, Soarele a devenit o stea de secvență principală, cu toate caracteristicile acesteia.

Sistemul solar așa cum îl cunoaștem astăzi, va dura până ce soarele va începe evoluția sa în afara secvenței principale de pe diagrama Hertzsprung–Russell. Pe măsură ce soarele arde datorită combustibilului pe bază de hidrogen, energia produsă de miez tinde să descrească, cauzând prăbușirea în sine. Aceasta creștere a presiunii înfierbântă miezul, așa încât acesta arde chiar mai repede. Ca rezultat, Soarele crește și devine mai strălucitor cu o rată de aproximativ 10% la fiecare 1,1 miliarde de ani.  Cam peste 5,4 miliarde de ani, hidrogenul din miezul Soarelui va fi convertit în întregime în heliu, sfârșindu-se faza secvenței principale. Pe măsură ce reacțiile hidrogenului se opresc, miezul se va contracta mai departe, iar crescând presiunea și temperatura, cauzează începutul fuziunii heliului. Heliul din miez arde la o temperatură mult mai mare decât în timpul procesului cu hidrogen. La acest moment, marginile exterioare ale Soarelui vor expanda până la de 260 de ori diametrul curent; Soarele va deveni o gigantă roșie. Datorită măririi sale, suprafața soarelui va fi considerabil mai rece  decât în faza sa principală (2600 K în punctul cel mai rece). Eventual, heliul din miez va fi evacuat cu o rată mult mai rapidă, comparată cu faza de ardere a hidrogenului. Soarele nu este destul de masiv pentru a începe fuziunea elementelor grele și reacțiile nucleare din miez se vor diminua. Învelișurile sale externe vor aluneca departe în spațiu, lăsând în urmă o pitică albă, un obiect extraordinar de dens, jumătate din masa Soarelui dar numai de dimensiunea Terrei. Învelișurile exterioare ejectate vor forma ceea ce este cunoscut ca și nebuloasă planetară, returnând o parte din materialul care a format Soarele, către mediul interstelar.

(va urma)

Sursa: Wikipedia

Un comentariu la “Poveștile Cerului. Sistemul Solar (4)

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s