Was Sie nicht berücksichtigen, ist, dass unsere Vorhersagen für die zukünftige Entwicklung der Sonne nicht allein auf unserem Verständnis und unseren Beobachtungen der Sonne beruhen. Sie basieren auf unserem Verständnis und unseren Beobachtungen aller Sterne, die wir je betrachtet haben. Tatsache ist, dass sich Sterne gleicher Masse und Zusammensetzung zwangsläufig auf die gleiche Weise entwickeln müssen. Wir können uns also andere Sterne ansehen und einige finden, die mehr oder weniger die gleichen wie unsere eigenen sind, aber möglicherweise weiter auf der Evolutionsspur liegen. Wir können diese Sterne studieren und sehen, was mit ihnen passiert. Indem wir viele Daten über viele Sterne zu vielen verschiedenen Zeitpunkten in ihrem evolutionären Lebenszyklus zusammenfassen, können wir ein kohärentes Bild für unsere eigene Sonne erstellen.

Wissenschaftler haben viel Mühe darauf verwendet, stellare Evolutionsmodelle zu erstellen. Um dies zu tun, haben sie die zahlreichen Informationen aus den Millionen von Sternen, die wir beobachtet haben, zusammengetragen, eine Menge Mathematik und Physik hinzugefügt, die die physikalischen Prozesse darstellen, die in diesen Sternen ablaufen, und Sie finden heraus, dass die "Vorhersagen einfach unvermeidlich sind ausfallen". Es gibt viele herausragende evolutionäre Codebasen, die Sie finden können. Pols et al. 1998wendeten den stellaren Evolutionscode auf Sternhaufen an. Eine aus ihrem Papier gezogene Figur ist unten gezeigt. Es zeigt ein Farb-Helligkeits-Diagramm des offenen Sternhaufens M67 zusammen mit Vorhersagen der Entwicklungsspur dieser Sterne. Es gibt natürlich einige Abweichungen, da nicht jeder Stern genau gleich ist, aber insgesamt können Sie sehen, dass die Sterne der vorhergesagten Evolutionsspur ziemlich gut folgen.

Sobald Sie ein gut kalibriertes Stellar-Evolutionsprogramm haben, ist es nicht allzu schwierig, dieses Programm auf unsere Sonne anzuwenden. Es wird einige Unbekannte und Abweichungen geben, z. B. kennen wir möglicherweise nicht das physikalische Ausmaß der Expansion der Roten Riesenphasen, aber wir wissen, dass es passieren wird.

Aus der Theorie

Es ist möglich, die Gleichungen der Sternstruktur über die Zeit numerisch zu integrieren , um herauszufinden, wie sich ein Stern entwickeln wird. Einige grundlegende "Vermutungen" über die zentralen und Oberflächeneigenschaften des Modellsterns müssen gemacht werden, aber während das Modell erstellt wird, können zukünftige Iterationen unterschiedliche Werte dafür verwenden, wodurch das Modell immer genauer wird, bis es selbstkonsistent ist .

Die Gleichungen basieren auf mehreren Schlüsselannahmen (für die es zahlreiche Beweise gibt). Hier sind ein paar:

• Sterne befinden sich ungefähr im hydrostatischen Gleichgewicht
• Energie wird (zum größten Teil) über gut erforschte Kernfusionswege erzeugt
• Energie wird eingespart
• Es gibt eine Relation – eine Zustandsgleichung – die den mathematischen Zusammenhang über viele der Schlüsselgrößen (zB Druck, Dichte, Temperatur etc.)

Aus Versuch

Allein in der Milchstraße gibt es Hunderte Milliarden Sterne. Natürlich kennen wir nicht alle – und die Raumsonde Gaia wird nur (immer noch erstaunlich viele) eine Milliarde von ihnen beobachten –, aber wir haben Beobachtungen für eine Reihe von Sternen wie der Sonne und Sterne, die sich irgendwo auf sehr evolutionären Spuren befinden ähnlich dem, von dem vorhergesagt wird, dass die Sonne es nehmen wird. Daten von diesen Sternen bestätigen viele Modelle (während sie zeigen, dass andere modifiziert werden müssen).

Dank wiederholter Vergleiche von Theorie und Simulation mit der Realität wurden die Modelle im Laufe der Zeit verfeinert, und es wurden immer mehr Beweise für sie gesammelt. Es gibt immer eine starke Wechselwirkung zwischen Theorie und Experiment, und die Modellvorhersagen stimmen mit dem überein, was wir am Himmel sehen, während die Dinge, die wir am Himmel sehen, uns immer bessere Daten liefern, um neue, noch genauere Modelle zu erstellen.

Kurzgesagt . . .

. . . Wir haben gute Theorien für die Prozesse, die Sterne möglich machen, von denen eine die Kernfusion ist. Wir wissen sehr gut, wie die Kernfusion Elemente im Laufe der Zeit verändern sollte und wie sich somit die Zusammensetzung einer beliebigen Materialprobe ändern sollte. Wir wissen auch, dass Fusion der Prozess ist, der die Sterne antreibt; Daher können wir Modelle erstellen, die zeigen, wie die Fusion in einem Stern dazu führen sollte, dass er sich im Laufe der Zeit verändert und entwickelt. Diese Modelle passen dann zu empirischen Daten.

Ist die Zukunft des Roten Riesen unserer Sonne eine feste Schlussfolgerung oder nur eine wahrscheinliche Möglichkeit unter einer Reihe anderer und wird allgemein darüber gesprochen, nur weil es die wahrscheinlichste ist?

Abgesehen von der winzigen Möglichkeit, dass irgendwann in den nächsten paar Milliarden Jahren so etwas wie ein Neutronenstern mit unserer Sonne kollidiert, ja, es ist unvermeidlich. Es gibt einige Debatten über Grenzfälle wie Sterne mit geringer Metallizität ("Metall" bedeutet für einen Astronomen alles andere als Wasserstoff oder Helium) und Sterne mit geringer oder hoher Masse. Unsere Sonne fällt nicht in diese Grenzfälle.