Цифровой журнал «Компьютерра» № 180

Иное дело — времена длительные. Информация о том, что через N миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант и, может быть, поглотит Землю, распространена достаточно широко. Конечно, миллиарды лет — это не завтра, а достаточно отдалённая перспектива. Однако она тревожит умы, будучи вполне определённой финальной точкой. Может быть, мы не угробим себя сами, может быть, на нас не упадёт астероид, может быть, само собой прекратится глобальное потепление, и не случится фатального похолодания. Но однажды всё равно всё обязательно закончится. Нашим отдалённым потомкам придётся к этому времени предпринять какие-то действия, чтобы наблюдать за процессом гибели Солнечной системы со стороны.

Чему именно равно N в предыдущем абзаце, точно сказать нельзя. Хотя теория звёздной эволюции считается одной из наиболее хорошо проработанных областей астрофизики, в ней сохраняется значительное количество упрощений и допущений. Оно позволяет весьма достоверно описывать свойства звёздного ансамбля, но оставляет место для неопределённостей в предсказании эволюции конкретной звезды. Конечно, если говорить об абстрактном светиле спектрального класса G2, миллиард лет туда, миллиард лет сюда кажутся вполне допустимой погрешностью. Но время, отпущенное персонально нам, хотелось бы знать точнее. Увы, здесь теория пока не обладает особой прецизионностью.

Качественно картинка выглядит так. Солнце образовалось около 4,6 миллиарда лет назад. Это число установлено достаточно надёжно, по независимым гелиосейсмологическим данным и данным о возрасте метеоритов. В настоящее время Солнце находится на главной последовательности, то есть, сжигает водород в ядре с постепенным накоплением гелия. Этот путь пройден примерно на половину, то есть, в гелий превратилась примерно половина начального содержания водорода в ядре. Через несколько миллиардов лет запасы водорода в центре Солнца подойдут к концу, там образуется гелиевое ядро, а горение водорода продолжится в окружающем ядро слоевом источнике. Ядро при этом сожмётся, а внешняя оболочка сильно расширится с общим снижением температуры и повышением светимости — Солнце станет красным гигантом.

Постепенно гелиевое ядро разогреется до такой степени, что в нём начнётся следующая ступень термоядерных реакций — превращение гелия в углерод и далее в кислород. Солнце сократится в размерах, а его атмосфера снова станет горячее (на диаграмме Герцшпрунга-Рессела этот участок называется горизонтальной ветвью), пока в центре звезды не исчерпаются запасы гелия. После этого картинка повторится: инертное углеродно-кислородное ядро будет окружено теперь уже двумя слоевыми источниками — внутренним с горением гелия и внешним с горением водорода. Внешние слои снова расширятся: Солнце станет звездой асимптотической ветви гигантов (АВГ).

Относительно того, что при этом будет происходить с Землей, существуют разные мнения, поскольку положение нашей планеты будет определяться сочетанием нескольких факторов. Во-первых, как на стадии красного гиганта, так и на стадии АВГ Солнце будет интенсивно терять массу. Формально потеря массы происходит и сейчас, с солнечным ветром, с излучением, но эта потеря слишком мала, чтобы значимым образом отразиться на орбите Земли. Уменьшение массы Солнца на поздних эволюционных стадиях приведёт к его полегчанию вдвое, если не больше, что заставит орбиту Земли отодвинуться. С другой стороны, приливное взаимодействие между Землёй и раздувшимся Солнцем затормозит планету и заставит её приближаться к центру системы. Наконец, какую-то роль будет играть и аэродинамическое торможение планеты в уплотнившемся солнечном ветре. Учесть все эти факторы с точностью, достаточной для однозначных выводов, не удаётся, но, чтобы дать хотя бы некоторое представление о величинах, я приведу числа из статьи Шрёдера и Смита 2008 года, несколько их округлив.

Итак, согласно Шрёдеру и Смиту, в типичной модели с учётом потери массы Солнце покинет главную последовательность в возрасте 10 млрд. лет. Через 2,2 млрд. лет оно достигнет верхушки ветви красных гигантов. К этому времени его светимость превысит нынешнюю в 2700 раз, а радиус станет равен примерно 1,2 астрономической единицы (а.е., среднее расстояние от Земли до Солнца). После загорания гелия наша звезда проведёт около 100 млн. лет на горизонтальной ветви при светимости в 50 нынешних и радиусе чуть больше 10 нынешних. Наконец, затем наступит кратковременная стадия АВГ, на которой светимость будет варьироваться от 2000 до 4000 нынешних, а радиус составит примерно 0,8 а.е. Потери массы Солнцем будет недостаточно, чтобы удалить Землю на безопасное расстояние, и планета будет поглощена Солнцем ещё до того, как звезда раздуется до максимальных размеров. Вот такой печальный вывод.