Túléli-e a Föld a Nap vörös óriássá válását?

Beolvadás vagy külsőbb pályára sodródás

A Naphoz hasonló, közepes méretű csillagok életük végén vörös óriásokká válnak, majd levetik külső rétegeiket, s csak egy Föld méretű, de roppant sűrű csillagmaradvány, egy fehér törpe marad belőlük. Felfúvódásuk során viszont elnyelik belső bolygóikat vagy azok egy részét. Vajon a Föld is megsemmisül?

A jelenleg 4,6 milliárd éves Nap középkorú csillag, magjában a termonukleáris reakciók során még javában zajlik a hidrogénatommagok egyesülése (fúziója), melynek során hélium jön létre, s a csillagmag kifelé irányuló sugárnyomása, valamint a Nap külső rétegeinek a befelé irányuló gravitációs ereje egyensúlyban van. Ám miután központi égitestünk feléli hidrogénkészletének nagy részét, a mag sugárnyomása csökken, így a külső rétegek befelé irányuló gravitációs ereje miatt a Nap összehúzódik. Az összehúzódás miatt a magban megnő a nyomás és a hőmérséklet, ezért beindul a héliumatommagok fúziója (ennek során szén jön létre), a felszabaduló termonukleáris energia kb. 100 milliárd Kelvin-fokra hevíti a Nap magját, egyúttal pedig megnöveli a mag sugárnyomását, ami jelenlegi átmérőjének 256-szorosára fújja fel központi csillagunkat, melynek energiatermelése is megnövekszik. Ám mivel a magban termelődő energia nagyobb felületen oszlik szét, a felszín hőmérséklete csökken, a fénye is gyengébb lesz, s a Nap közepes méretű sárga csillagból vörös óriássá válik. Két asztrofizikus, R. Smith, (Guanajuatói Egyetem, Mexikó) és K. Schröder (Sussexi Egyetem, Nagy-Britannia) alapos modellszámításokat végzett a Nap jövőjével kapcsolatban. Ezek szerint központi csillagunk 7,56 milliárd év múlva éri el a vörös óriás állapotot. A felfúvódás során ötmillió év alatt a Merkúr pályájáig duzzad, bekebelezve a legbelső bolygót, majd 130 millió évvel később a Vénuszt is elnyeli. De mi lesz a Földdel?

Mint Antonio Lanza, az olaszországi Catania Asztrofizikai Obszervatórium csillagásza kifejtette, egyes modellek szerint központi csillagunk még a Marst is elnyeli. Ebből adódik, hogy bolygónk is megsemmisül. Ám a képletet bonyolultabbá teszi, hogy miközben a Nap felfúvódik, csillagszele is felerősödik, s a csillagszél formájában egyre több anyag áramlik ki belőle. Schröder és Smith számításai szerint, amikor eléri a vörös óriás állapotot, már anyaga 67 százalékát elveszti. Eközben viszont gravitációja csökken, és bolygói spirális mozgással távolodni kezdenek tőle, külsőbb pályákra vándorolva. Vajon a Földnek sikerül elég messzire kerülnie központi csillagunktól? A két asztrofizikus modellje alapján a Föld 7,56 milliárd év múlva már 1,5 csillagászati egységre (CSE) lesz a Naptól (a mai távolság 1 CSE), s bár számításaik szerint központi csillagunk felszíne nem éri el planétánkat, ám a csillaglégkör igen, a gáz súrlódása miatt pedig a kifelé irányuló spirális mozgást felváltja a befelé spirálozó mozgás. És mivel a Nap felszíne is sokkal közelebb kerül bolygónkhoz, a fellépő árapályhatás miatt csillagunk felszíne a Föld irányában enyhén kidudorodik, ez a dudor aztán elnyeli planétánkat, mely beolvad a vörös óriásba.

Ám a távoli naprendszerek vizsgálata is segít kideríteni, mi lesz bolygónk sorsa. Több fehér törpe kutatása során kiderült, hogy olyan elemekben is gazdagok, melyek a bolygókban gyakoriak (például magnézium, vas), vagyis ezekben a csillagmaradványokban ott találhatók a korábban vörös óriásokká felfúvódott csillagok által elnyelt planéták elemei. De nem minden bolygó nyelődik el. Stephen Kane, a Kaliforniai Egyetem csillagásza a tőlünk 57 fényévre lévő Rho Coronae Borealis csillagot vizsgálta, mely a Naphoz hasonló, viszont 10 milliárd éves, így hamarosan vörös óriássá válik. Rendszerében négy bolygó kering, három a Nap–Vénusz-távolságon belül, a legkülső pedig kb. olyan távolságra, mint a Vénusz a Naptól. Kane lemodellezte, mi történik velük, amikor csillaguk felfúvódik. A három legbelső planéta természetesen megsemmisül, a legkülső, kb. a Neptunusz tömegével rendelkező bolygó viszont számításai szerint talán megmarad. Igaz, hogy időnként pár ezer évre a vörös óriássá váló, ki-kitáguló csillag légkörébe kerül, de az atmoszféra külső részébe, ahol az nem annyira sűrű, s ha az utolsó tágulást és a csillaglégkörbe való bekerülést túléli, akkor megmaradhat.

De olyan fehér törpéket is felfedeztek, melyek körül bolygók keringenek. Ezek vagy túl messze keringtek csillaguktól ahhoz, hogy az – vörös óriássá felfúvódva – elnyelje azokat, vagy külsőbb pályákra sodródtak, s így maradtak meg. Az utóbbiak közé tartozik a mintegy 4 500 fényévre található V 391 Pegasi körül keringő, a Jupiternél legalább háromszor nagyobb exobolygó. A Roberto Silvotti, a nápolyi Observatorio Astronomico di Capodemonte csillagásza által vezetett nemzetközi kutatócsoport kiderítette, hogy bár jelenleg mintegy 240 millió kilométer választja el csillagától, eredetileg annak vörös óriássá válása előtt 145 millió kilométerre keringett tőle, alig kisebb távolságra, mint ma a Föld a Naptól, vagyis kifelé vándorolt. Ez pedig azt jelenti, hogy bolygónk is kijjebb sodródhat, és túlélheti központi csillagunk felfúvódását. Mint dr. Mario Silvotti, a Space Telescope Science Institute munkatársa kifejtette: „A Föld sorsa valójában a legbizonytalanabb, mivel az elnyelődés és a túlélés határvonalán kering.”

Megjegyzendő viszont, hogy bolygónk esetleges túlélése nem jelenti azt, hogy életre is alkalmas marad. Smith és Schröder modellszámításai szerint a Nap felszíne egymilliárd év múlva, jóval a felfúvódás előtt válik a legfényesebbé, s központi csillagunk sugárzása olyan intenzívvé válik, hogy nemcsak felszíni vizeink párolognak el, de a szilárd felszínünk is olvadt állapotba kerül. Távoli leszármazottaink azonban a ma még csak elméletileg elképzelt vagy talán ma még el sem képzelt űrutazási módok birtokában már ezelőtt széttelepülnek az univerzumban, és valószínűleg kutatóűrhajókról fogják szemlélni, túléli-e a Föld a Nap vörös óriássá válását.

Lajos Mihály