Könnte die Erde eine rote Riesensonne überleben?

Die Antwort ist ja, es gibt viele Autoren, die den Massenverlust von Sternen berücksichtigen, wenn sie versuchen, das Schicksal ihrer Planetensysteme auszuarbeiten. Beispiele hierfür sind Schroder & Smith 2008 ; Adamset al. (2013) ; Adams & Bloch (2013) .

Es wird angenommen (z . B. Kalirai et al. 2008 ), dass die Sonne die Hälfte ihrer Masse verlieren wird, wenn sie als Weißer Zwerg endet. Fast der gesamte Massenverlust tritt in den letzten hundert Millionen Jahren oder so (in etwas mehr als 7,5 Milliarden Jahren) auf, während die Sonne auf dem Roten-Riesen-Zweig und dem asymptotischen Riesen-Zweig steht . Der Massenverlust, der bis dahin auftritt, ist im Vergleich dazu gering – etwa$10^{-13}$einer Sonnenmasse pro Jahr (vgl. Noerdlinger 2008 ), verliert also weniger als 1 % seiner Masse vor dem RGB.

Allein die Betrachtung der Erhaltung des Drehimpulses führt zu der Idee, dass$M(t)R$ist konstant, wo$M(t)$ist die Masse der Sonne als Funktion der Zeit und$R$ist die große Halbachse einer Planetenbahn. Vor der RGB-Phase dehnt sich die Erdumlaufbahn also um vielleicht 1,4 cm pro Jahr oder insgesamt aus$7\times 10^{-4}$au vor dem RGB.

Während und nach dem RGB sehen wir jedoch, dass die Erde am Ende einen Umlaufradius von hat$\sim 1.5$au (oder in Solareinheiten, etwa 290$R_{\odot}$) nach dem RGB und vielleicht 430$R_{\odot}$nach den AGB. Während sich also die Sonne in der RGB/AGB-Phase befindet und an Masse verliert, bewegt sich die Erde von etwa 215 auf 430 nach außen$R_{\odot}$. In der Zwischenzeit wird die Sonne, wenn sie das RGB aufsteigt, wahrscheinlich auf etwa an Größe zunehmen$200 R_{\odot}$. Daher ist es eine knappe Sache, ob die Erde von der äußeren Hülle der entwickelten Sonne verschlungen wird. Zu den großen Ungewissheiten gehört genau, wie groß die Sonne werden wird, wie viel Masse sie am RGB und dann am AGB verlieren wird, und es stellt sich heraus, dass das Zeitprofil des Massenverlusts (der eher in Impulsen als in kontinuierlichen ) kann auch eine Rolle spielen.

Das folgende Diagramm (von Schroder & Smith 2008) kann helfen, dies zu verstehen. Es zeigt den (logarithmischen) Radius der Sonne über der Zeit in den RGB- und AGB-Phasen, während sie an Masse verliert. Ebenfalls mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist der Umlaufradius der Erde. Bruchteile, die auf dem Plot geschrieben sind, zeigen, welcher Bruchteil der gegenwärtigen Masse der Sonne verbleibt.

Aber selbst wenn die Erde der sofortigen Verschlingung entgeht, wäre die Sonne mehrere tausend Mal leuchtender als heute, sodass die Temperaturen an der Erdoberfläche erreichen könnten$>1000$Celsius, selbst wenn es eine astronomische Einheit von der Sonnenoberfläche entfernt bleibt.

Ein weiteres Problem sind die Auswirkungen der Gezeitendissipation. Die Erde wird durch Gezeitenausbuchtungen zurückgezogen, die in der ausgedehnten Hülle der Sonne induziert werden. Die Geschwindigkeit, mit der der Drehimpuls verloren geht, ist jedoch außerordentlich empfindlich gegenüber dem genauen Radius der Sonne und dem Radius der Erdumlaufbahn, in dem Maße, dass ihre Größenordnungen ungewiss sind, ob die Erde noch vor ihr in die Hülle der Sonne gezogen wird die Spitze des RGB erreicht (so behaupten Schroder & Smith 2008) oder ob die Verlustraten zu niedrig sind, um eine große Wirkung zu erzielen. Es hängt alles davon ab, wie viel Massenverlust vorhanden ist (Schroder & Smith verwenden eine etwas niedrigere Schätzung als oben) und daher welchen Radius die Erde erreicht und wie der endgültige Radius der Sonne wird.

Im Moment würde ich sagen, dass es genügend Unsicherheit gibt, dass das Schicksal der Erde unentschieden ist, aber sie wird unbestreitbar unbewohnbar sein.

Die Zeitrahmen für diese beiden Phänomene sind ziemlich unterschiedlich.

Es wird ungefähr 5 Milliarden Jahre dauern, bis die Sonne diese Rote-Riesen-Phase erreicht.

Nun driftet die Erde mit der Geschwindigkeit davon und berücksichtigt den Massenverlust :

Durch Fusion „verbrennt“ die Sonne etwa 564 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Sekunde, wodurch 559,7 Millionen Tonnen Helium entstehen. Der Masseverlust von etwa 4,3 Millionen Tonnen pro Sekunde wird in Energie umgewandelt. Aber keine Sorge, es sind nur 0,0000000000000000002 Prozent der gesamten Sonnenmasse.

Außerdem ist es irgendwie vernachlässigbar, wie die Erde in den gegenwärtigen Jahren wegdriftet, auch wenn es sich drastisch ändern könnte, aber wir wissen nichts darüber.

Aus Wikipedia:

1989 zeigte die Arbeit von Jacques Laskar, dass die Umlaufbahn der Erde (sowie die Umlaufbahnen aller inneren Planeten) chaotisch werden kann und dass ein Fehler von nur 15 Metern bei der Messung der ursprünglichen Position der Erde heute eine Vorhersage unmöglich machen würde wo die Erde in etwas mehr als 100 Millionen Jahren in ihrer Umlaufbahn sein würde

Es gibt also Möglichkeiten, dass die Erde ihrem Schicksal entgeht:

• Wenn die Dinge ungefähr gleich bleiben, wird es nicht (die Umlaufbahn wird so erweitert, wie sie es jetzt tut, wobei der Sonnenmassenverlust berücksichtigt wird).
• Seine möglichen zukünftigen Zivilisationen werden weiterhin existieren, sehen eine Notwendigkeit, es zu behalten und verfügen über genügend Technologie, um es zu tun, also werden sie es an die richtige Stelle "bewegen", um es zu vermeiden.
• seine mögliche Gravitationsinstabilität wird die Arbeit erledigen und die Erde aus den äußeren Schichten der Sonne herausschleudern.