Сможет ли Земля пережить красное солнце-гигант?

Ответ — да, есть много авторов, которые учитывают потерю массы звездами, пытаясь выяснить судьбу своих планетных систем. Примеры включают Schroder & Smith 2008 ; Адамс и др. (2013) ; Адамс и Блох (2013) .

Считается, что (например, Калирай и др., 2008 г.) Солнце потеряет половину своей массы к тому времени, когда превратится в белого карлика. Почти вся эта потеря массы происходит в последние сто миллионов лет или около того (чуть более 7,5 миллиардов лет), когда Солнце находится на ветви красных гигантов и ветви асимптотических гигантов . Потеря массы, которая происходит до этого, невелика по сравнению с$10^{-13}$солнечной массы каждый год (см. Noerdlinger 2008 ), таким образом теряя менее 1% своей массы до RGB.

Рассмотрение только сохранения углового момента приводит к мысли, что$M(t)R$постоянна, где$M(t)$масса Солнца как функция времени и$R$является большой полуосью планетарной орбиты. Таким образом , до фазы RGB орбита Земли расширяется примерно на 1,4 см в год, или в общей сложности на$7\times 10^{-4}$а.е. до RGB.

Однако во время и после RGB мы видим, что Земля оказывается с радиусом орбиты$\sim 1.5$а.е. (или в солнечных единицах, около 290$R_{\odot}$) после RGB а может и 430$R_{\odot}$после АГБ. Таким образом, в то время как Солнце находится в фазе RGB/AGB и теряет массу, Земля движется наружу примерно с 215 до 430°.$R_{\odot}$. Между тем, по мере восхождения по шкале RGB Солнце, вероятно, увеличится в размерах примерно до$200 R_{\odot}$. Поэтому очень важно, будет ли Земля поглощена внешней оболочкой эволюционировавшего Солнца. Основные неопределенности включают в себя то, насколько большим станет Солнце, сколько массы оно потеряет на RGB, а затем на AGB, и оказывается, что временной профиль потери массы (который будет происходить импульсами, а не непрерывно ) тоже может играть роль.

График ниже (из Schroder & Smith 2008) может помочь понять это. Он показывает (логарифм) радиуса Солнца в зависимости от времени в фазах RGB и AGB по мере того, как оно теряет массу. Также пунктирной линией показан радиус орбиты Земли. Фракции, написанные на графике, показывают, какая часть нынешней массы Солнца осталась.

Однако, даже если Земля избежит немедленного поглощения, Солнце будет в несколько тысяч раз ярче, чем сегодня, поэтому температура на поверхности Земли может достичь$>1000$Цельсия, даже если он находится на расстоянии астрономической единицы от поверхности Солнца.

Еще одна проблема - последствия приливной диссипации. Земля будет тянуться назад приливными выпуклостями, вызванными расширенной оболочкой Солнца. Тем не менее скорость, с которой теряется угловой момент, исключительно чувствительна к точному радиусу Солнца и радиусу земной орбиты, до такой степени, что их порядки неопределенности в том, будет ли Земля втянута в оболочку Солнца еще до того, как она достигает вершины RGB (это то, что утверждают Schroder & Smith 2008), или уровень потерь будет слишком низким, чтобы иметь большой эффект. Все зависит от того, насколько велика потеря массы (Шредер и Смит используют чуть более низкую оценку, чем выше) и, следовательно, какого радиуса достигает Земля и каким становится окончательный радиус Солнца.

В настоящий момент я бы сказал, что существует достаточная неуверенность в том, что судьба Земли не решена, но она, бесспорно, будет необитаема.

Временные рамки этих двух явлений весьма различны.

Солнцу потребуется около 5 миллиардов лет, чтобы достичь фазы красного гиганта.

Теперь со скоростью дрейфует земля и учтена потеря массы :

В результате синтеза Солнце «сжигает» около 564 миллионов тонн водорода в секунду, в результате чего получается 559,7 миллиона тонн гелия. Потеря массы, около 4,3 миллиона тонн в секунду, превращается в энергию. Но не волнуйтесь, это всего лишь 0,00000000000000000002 процента всей массы Солнца.

Плюс как-то ничтожно, как дрейфует земля в нынешние годы, даже если бы она могла кардинально измениться, но мы об этом ничего не знаем.

Из Википедии:

В 1989 году работа Жака Ласкара показала, что орбита Земли (а также орбиты всех внутренних планет) может стать хаотичной и что ошибка всего в 15 метров в измерении начального положения Земли сегодня сделает невозможным предсказание. где Земля окажется на своей орбите чуть более чем через 100 миллионов лет

Так что есть шансы, что земля избежит своей участи:

• если все останется примерно таким же, этого не будет (орбита будет расширяться так же, как сейчас, с учетом потери массы Солнца)
• его возможные будущие цивилизации будут продолжать существовать, увидят необходимость сохранить его и будут иметь для этого достаточно технологий, поэтому они «переместят» его в нужное место, чтобы избежать его.
• его возможная гравитационная нестабильность сделает свое дело и выбросит Землю из внешних слоев Солнца.