태양이 흰색 왜성이되면 얼마나 많은 질량을 가지게 될까요?

우리의 태양이 모든 외부 가스층을 흘리고 흰 왜성으로 변할 때, 40 억 년 동안, 흰 왜성이 오늘날 태양에 비해 얼마나 많은 질량을 가지게됩니까?

행성들이 여전히 똑같은 방식으로 궤도를 돌릴 것인가, 아니면 줄어든 질량이 행성의 궤도를 바꾸어 결국 태양계를 떠나게 할 것인가?

짧은 답변:

태양은 백색 왜성이되는 길에서 질량의 약 절반을 잃을 것입니다. 이 대량 손실의 대부분은 수명이 지난 수백만 년 동안 Asymptotic Giant Branch (AGB) 단계에서 발생합니다. 동시에, 태양 주위의 지구의 궤도 반경은 2 배 증가 할 것입니다 (외부 행성처럼). 불행히도 지구의 경우 태양의 반지름도 약 2 au에 도달하여 토스트됩니다.

지구와 외부 행성의 결합 에너지 감소와 편심 증가로 인해 행성이 방출 될 수있는 역동적 인 불안정성이 발생할 가능성이 있습니다. 이것은 늦고 무거운 질량 손실의 정확한 시간 의존성과 당시 행성의 정렬 또는 다른 방식에 크게 의존합니다.

긴 대답 :

질량이 약 8 태양 미만인 별은 시간 순서에 따라 백색 왜성으로 목숨을 끝내게됩니다. 형성된 백색 왜성은 별의 주 계열성보다 질량이 적다. 별의 초기 질량의 많은 부분이 별풍 (특히 열적으로 맥동하는 점근 적 거대 가지 단계에서)과 행성상 성운의 마지막 방출을 통해 사라지기 때문이다 . 따라서 백색 왜성 덩어리의 현재 분포는$0.6$ 과 $0.7 M_{\odot}$ 그리고 분산 $\sim 0.2 M_{\odot}$, 모든 주 계열 별의 최종 상태를 반영합니다. $0.9 <M/M_{\odot}<8 M_{\odot}$갤럭시의 생애 동안 진화하고 죽을 시간이있었습니다.

초기 주 질량 질량과 최종 백색 왜성 질량 (초기 최종 질량 관계 또는 IFMR) 사이의 관계에 대해 가장 신뢰할 수있는 정보는 알려진 연령의 별 무리에서 백색 왜성의 특성을 측정하는 데 있습니다. 분광법은 백색 왜성에 대한 질량 추정치로 이어진다. 초기 질량은 별 클러스터의 연령과 백색 왜성의 냉각 연령의 차이로부터 주 시퀀스와 거대 가지 수명을 계산하여 추정됩니다. 스텔라 모델은 주 서열과 거대 수명 및 초기 주 서열 질량 사이의 관계를 알려주므로 IFMR로 이어집니다.

Kalirai (2013) 의 최근 편집 결과는 아래와 같습니다. 이것은 초기 질량으로 태어난 태양과 같은 별을 보여줍니다.$1M_{\odot}$ (또는 태양이 이미 약간의 질량을 잃었 기 때문에 아마도 2 ~ 2 % 이상) $M = 0.53 \pm 0.03\ M_{\odot}$. 즉, 태양은 별풍과 행성상 성운 방출에서 초기 질량의 약 50 %를 잃어야한다.

중심 별이 시간에 따라 질량을 잃을 때 태양계에 일어나는 일에 대한 포괄적 인 처리는 Adams et al. (2013) . 가장 간단한 경우는 질량 손실이 궤도주기보다 훨씬 긴 시간 단위로 발생하는 원형 궤도입니다. 질량 손실이 진행됨에 따라 중력 전위 에너지가 증가하고 (음이 덜 됨) 전체 궤도 에너지가 증가하고 궤도가 넓어집니다. 대략적으로 말하면$aM$ 상수입니다. $a$ 궤도 운동 반경은 각운동량 보존의 간단한 결과입니다. 따라서 지구는 2au 궤도로 끝납니다.

그러나 초기 궤도에 0이 아닌 편심이 있거나 AGB 단계의 끝에서 발생하는 것과 같은 빠른 질량 손실이있는 경우 상황이 더 예측할 수 없게되고 편심도 증가합니다. 대량 손실이 진행됨에 따라 이것은 전체 (진화 된) 태양계의 역학적 안정성을 고려할 때 노크 효과를 가지며 행성 방출을 초래할 수 있습니다. 질량 손실이 빠를수록 예측할 수없는 일이 더 많이 발생합니다.

AGB 별의 반경은 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다. $L = 4\pi R^2 \sigma T_{eff}^{4}$. AGB 지점 끝의 별은 광도가$\sim 10^{4} L_{\odot}$ 과 $T_{eff} \simeq 2500\ K$의 반지름으로 이어질 수 있습니다. $\sim 2$au. 따라서 지구가 방출되거나 지구의 행성과 같이 역동적 불안정성에 의해 궤도가 크게 수정되지 않는 한, 지구는 AGB 별의 바깥 쪽 봉투에 갇히고 안쪽으로 나선형으로 될 것입니다 ...

이 즉각적인 운명을 좁히더라도 갯벌 소실이 궤도에서 빠르게 에너지를 추출하고 지구는 거대한 태양의 외곽으로 나아갈 것입니다. 같은 결과가 나옵니다.

간단히 말해서, 태양은 적어도 질량의 4 분의 1을 잃을 것입니다. 태양의 대부분이 중심에 있기 때문입니다. 그리고 백색 왜성이 별의 남은 핵심 일뿐입니다. . . 오, 그리고 태양이 흰 왜성이되기 전에, 그것은 "붉은 거인"단계를 거쳐서, 화성 궤도의 크기만큼 자랍니다. 모든 행성은 타거나 궤도를 멈출 것이며 태양의 신성이 일어날 때 사라질 것입니다. 행복한 결말. . .