ดวงอาทิตย์จะมีมวลเท่าไหร่เมื่อมันกลายเป็นดาวแคระขาว

ใน 4 พันล้านปีที่ผ่านมาเมื่อดวงอาทิตย์ของเราส่องชั้นก๊าซชั้นนอกทั้งหมดและกลายเป็นดาวแคระขาวจำนวนเท่าไรดาวแคระขาวจะมีมวลเท่าไรเมื่อเทียบกับสิ่งที่ดวงอาทิตย์มีในปัจจุบัน

ดาวเคราะห์จะยังคงโคจรด้วยวิธีเดียวกันหรือมวลที่ลดลงจะทำให้วิถีโคจรของดาวเคราะห์เปลี่ยนไปดังนั้นในที่สุดพวกมันก็ออกจากระบบสุริยะ

คำตอบสั้น ๆ :

ดวงอาทิตย์จะสูญเสียมวลประมาณครึ่งหนึ่งระหว่างที่กลายเป็นดาวแคระขาว การสูญเสียครั้งใหญ่ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ล้านปีที่ผ่านมาในช่วง Asymptotic Giant Branch (AGB) ในเวลาเดียวกันรัศมีการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ชั้นนอก) น่าเสียดายที่โลกรัศมีของดวงอาทิตย์จะถึงประมาณ 2 au ดังนั้นมันจึงถูกปิ้ง

มีความเป็นไปได้ว่าพลังงานยึดเหนี่ยวที่ลดลงและความเยื้องศูนย์ของโลกและดาวเคราะห์ชั้นนอกจะนำไปสู่ความไม่แน่นอนของพลวัตที่อาจนำไปสู่การปลดปล่อยดาวเคราะห์ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาเวลาที่แน่นอนของการสูญเสียมวลในช่วงปลายและการจัดตำแหน่งหรือดาวเคราะห์ในเวลานั้น ๆ

คำตอบยาว:

ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์จะทำให้ชีวิตของพวกเขากลายเป็นดาวแคระขาวในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลเริ่มต้นลดลง ดาวแคระขาวที่เกิดขึ้นมีมวลต่ำกว่ารากเหง้าหลักดาวลำดับของพวกเขามากเพราะมวลเริ่มต้นของดาวจะหายไปผ่านลมตัวเอก (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่ความร้อนเร้าใจสาขา asymptotic ยักษ์เฟส) และออกสุดท้ายของเนบิวลาดาวเคราะห์ ดังนั้นการกระจายตัวของมวลดาวแคระขาวในปัจจุบันนั้นจะสูงถึงถึงและมีการกระจายตัวของสะท้อนสถานะขั้นสุดท้ายของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักทั้งหมดด้วย$0.6$$0.7 M_{\odot}$$\sim 0.2 M_{\odot}$$0.9 <M/M_{\odot}<8 M_{\odot}$ที่มีเวลาในการพัฒนาและตายในช่วงชีวิตของกาแล็กซี่ของเรา

ข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดที่เรามีเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างมวลลำดับหลักเริ่มต้นและมวลแคระขาวขั้นสุดท้าย (ความสัมพันธ์มวลเริ่มต้นสุดท้ายหรือ IFMR) มาจากการวัดคุณสมบัติของดาวแคระขาวในกระจุกดาวอายุเท่าที่ทราบ สเปกโทรสโกปีนำไปสู่การประเมินมวลของดาวแคระขาว มวลเริ่มต้นประมาณโดยการคำนวณลำดับหลักบวกอายุการใช้งานกิ่งใหญ่จากความแตกต่างระหว่างอายุของกระจุกดาวและอายุการทำความเย็นของดาวแคระขาว โมเดลของดาวฤกษ์บอกเราถึงความสัมพันธ์ระหว่างลำดับหลักบวกกับอายุการใช้งานยักษ์และมวลลำดับเริ่มต้นหลักซึ่งนำไปสู่ ​​IFMR

การรวบรวมล่าสุดจากKalirai (2013)แสดงอยู่ด้านล่าง นี่แสดงให้เห็นว่าดาวอย่างดวงอาทิตย์ที่เกิดมาพร้อมกับมวลเริ่มต้น (หรืออาจจะมากกว่าหรือสองเปอร์เซ็นต์เนื่องจากดวงอาทิตย์สูญเสียมวลไปแล้ว) จึงทำให้ชีวิตของมันสิ้นสุดลงในฐานะดาวแคระขาวที่มีODOT} เช่นดวงอาทิตย์ควรสูญเสียมวลประมาณ 50% ของมวลเริ่มต้นในลมดาวฤกษ์และ (อาจ) ปล่อยเนบิวลาดาวเคราะห์$1M_{\odot}$$M = 0.53 \pm 0.03\ M_{\odot}$

การรักษาแบบครอบคลุมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับระบบสุริยจักรวาลเมื่อดาวกลางสูญเสียมวลในเวลาที่กำหนดขึ้นในAdams และคณะ (2013) กรณีที่ง่ายที่สุดคือวงโคจรกลมเริ่มแรกซึ่งการสูญเสียมวลเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวกว่าช่วงเวลาการโคจร เมื่อการสูญเสียมวลเกิดขึ้นพลังงานศักย์โน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้น (กลายเป็นลบน้อยลง) ดังนั้นพลังงานทั้งหมดในวงโคจรจึงเพิ่มขึ้นและวงโคจรก็กว้างขึ้น พูดอย่างหยาบ ๆคือค่าคงที่โดยที่คือรัศมีการโคจรซึ่งเป็นผลมาจากการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมอย่างง่าย: ดังนั้นโลกจะสิ้นสุดในวงโคจร 2 au$aM$$a$

อย่างไรก็ตามในการปรากฏตัวของความไม่เยื้องศูนย์ในวงโคจรเริ่มต้นหรือในกรณีของการสูญเสียมวลอย่างรวดเร็วเช่นสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงท้ายของระยะ AGB จากนั้นสิ่งต่าง ๆ กลายเป็นสิ่งที่คาดเดาไม่ได้มากขึ้น เป็นการสูญเสียมวล สิ่งนี้มีผลกระทบแบบน็อคออนเมื่อพิจารณาความเสถียรแบบไดนามิกของระบบสุริยะทั้งหมด (วิวัฒนาการ) และอาจส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยดาวเคราะห์ ยิ่งการสูญเสียมวลเร็วขึ้นเท่าไหร่

รัศมีของดาว AGB สามารถคำนวณโดยใช้{4} ดาวที่ปลายสุดของสาขา AGB มีความส่องสว่างของและนำไปสู่รัศมีที่น่าจะเป็นของ au ดังนั้นจึงค่อนข้างเป็นไปได้ว่าถ้าโลกไม่ได้ถูกผลักออกหรือมีวงโคจรของมันถูกปรับเปลี่ยนอย่างมีนัยสำคัญจากความไม่แน่นอนของพลังบางอย่างที่เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ชั้นในมันจะจบลงด้วยการพัฒนารอบนอกของดาว AGB และเกลียวภายใน ...$L = 4\pi R^2 \sigma T_{eff}^{4}$$\sim 10^{4} L_{\odot}$$T_{eff} \simeq 2500\ K$$\sim 2$

แม้ว่ามันจะรอดพ้นจากชะตากรรมในทันทีได้อย่างหวุดหวิด แต่ก็เป็นไปได้ว่าการกระจายคลื่นจะดึงพลังงานออกจากวงโคจรอย่างรวดเร็วและโลกจะหมุนวนไปทางซองจดหมายของดวงอาทิตย์ยักษ์ ... ด้วยผลลัพธ์เดียวกัน

เอาง่ายๆดวงอาทิตย์จะสูญเสียมวลอย่างน้อยหนึ่งในสี่ นี่เป็นเพราะมวลส่วนใหญ่ของดวงอาทิตย์อยู่ในแกนกลางของมัน และเนื่องจากดาวแคระขาวเป็นแกนกลางที่เหลืออยู่ของดาวฤกษ์ . . โอ้และก่อนที่ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวแคระขาวมันจะเข้าสู่ช่วง "ยักษ์แดง" ซึ่งมันจะโตขึ้นประมาณขนาดของวงโคจรของดาวอังคาร ดาวเคราะห์ทุกดวงจะถูกเผาไหม้หรือหยุดการโคจรและพวกมันจะหยุดอยู่เมื่อดวงอาทิตย์โนวาเกิดขึ้น การจบลงอย่างมีความสุข . . .