Wird Sirius als Supernova explodieren? Was würde passieren, wenn es explodieren würde? Welche Auswirkungen hätte es auf den Menschen?

Dieser Titel mag etwas beängstigend klingen, aber seien Sie versichert, dass dieser Artikel lediglich dazu gedacht ist, einige grundlegende astronomische Kenntnisse durch die Frage zu verbreiten, ob Sirius explodieren wird. Ob Sirius explodieren wird und wann dies der Fall sein wird, werden Sie nach der Lektüre dieses Artikels ganz natürlich verstehen.

Der Grund, warum Sirius erwähnt wird, ist, dass Sirius wirklich etwas Besonderes ist. Es handelt sich um den hellsten Stern am Nachthimmel und um ein Sternensystem, das uns sehr nahe liegt.

Lassen Sie uns zunächst über den Unterschied zwischen Sternen und Planeten sprechen

Wenn wir sagen, dass Sirius das hellste Objekt am Nachthimmel ist, beziehen wir uns auf die Sterne. Tatsächlich ist Sirius unter den Sternen, die wir am Nachthimmel sehen können, nicht der hellste, denn es gibt mehrere Planeten, die heller sind. Sterne sind Himmelskörper, die selbst Wärme und Licht erzeugen können. Sie sind tausendmal massereicher als Planeten. Beispielsweise ist die Sonne der einzige Stern im Sonnensystem und ihre Masse beträgt das 330.000-Fache der Erdmasse.

Planeten sind daher Satellitenhimmelskörper von Sternen. Sie geben selbst kein Licht ab, sondern reflektieren lediglich das Sonnenlicht. Da sie jedoch sehr nah beieinander liegen, erscheinen sie heller. Beispielsweise können wir nachts weit entfernte selbstleuchtende Lichter nicht sehen, aber nahe gelegene nicht leuchtende Objekte wie Häuser. Dies ist das gleiche Prinzip.

Die einzigen Planeten, die heller als Sirius sind und die wir mit bloßem Auge sehen können, sind Venus, Jupiter, Mars und Merkur. Der Mond ist kein Planet, aber der der Erde am nächsten gelegene Satellit und das hellste Objekt am Nachthimmel.

Im Allgemeinen sind Sterne sehr weit entfernt und ihre Entfernung von uns wird in Lichtjahren gemessen.

1 Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, also etwa 9,46 Billionen Kilometer. Der uns am nächsten gelegene Stern ist Alpha Centauri, 4,3 Lichtjahre entfernt, ein Dreifachsternsystem. Unter den 10 sonnennächsten Sternsystemen nimmt Sirius den fünften Platz ein (Doppel- und Dreifachsternsysteme zählen bei den Sternsystemen nur als ein Rang).

Die meisten der zehn uns am nächsten gelegenen Sternsysteme sind Rote Zwerge, also Sterne mit einer viel geringeren Masse als die Sonne. Nur das Alpha-Centauri-System hat zwei Sterne, die mit der Sonne vergleichbar sind. Sirius hat von den 10 Sternensystemen die größte Masse und ist daher das hellste.

Es gibt vier Enden der Sternentwicklung, und Supernova-Explosionen erzeugen zwei

Am Ende der Sternentwicklung gibt es im Allgemeinen vier Enden: 1. Rote Zwerge, die viel kleiner als die Sonne sind, haben eine sehr lange Lebensdauer und verbrennen langsam ihren Brennstoff, bevor sie erlöschen und zu schwarzen Zwergen werden. 2. Sterne, deren Masse der Sonne ähnelt oder weniger als das Achtfache ihrer Masse beträgt, werden am Ende ihrer Entwicklung eine Expansion zu einem Roten Riesen erleben. Das äußere Gas diffundiert allmählich in den Weltraum und hinterlässt im Zentrum einen weißen Zwerg. 3. Sterne, die mehr als die achtfache Masse der Sonne besitzen, erleben am Ende ihrer Entwicklung eine Supernova-Explosion. Nachdem sich der Rauch verzogen hat, bleibt im Kern ein dichter Neutronenstern zurück. 4. Sterne, die mehr als 30-mal so groß sind wie die Masse der Sonne, hinterlassen nach einer Supernova-Explosion direkt ein schwarzes Loch.

Unter den 10 Sternensystemen um die Sonne gibt es keinen Stern, der mehr als achtmal so massereich ist wie die Sonne, und Sirius ist da keine Ausnahme. Aber warum ist Sirius explodiert? Dies liegt daran, dass eine Supernova-Explosion nicht nur von der Masse des Sterns selbst bestimmt wird, sondern auch von mehreren anderen Faktoren, von denen die Supernova-Explosion vom Typ Ia der häufigste ist.

Zu dieser Art von Explosion kommt es, wenn die Masse des Weißen Zwergs die Obergrenze überschreitet und es zu einem großen Kollaps kommt, der wiederum eine thermonukleare Explosion auslöst. Obwohl Sirius nicht sehr massereich ist, handelt es sich bei seinem B-Stern um einen Weißen Zwerg, der eine Gefahrenquelle darstellt.

Was ist eine Supernova?

Ein Weißer Zwerg ist die Leiche eines toten Sterns. Die Kernfusion in seinem Kern ist zum Stillstand gekommen. Ohne Energiequelle kühlt es nur langsam ab. Nach einer langen Abkühlungsphase erlischt er schließlich und wird zu einem schwarzen Zwerg.

Aber einige Weiße Zwerge sind nicht bereit, so still zu sterben. Wenn sie die Gelegenheit dazu bekommen, werden sie erneut explodieren, Lärm machen und ihre Anwesenheit spürbar machen. Dieses Existenzgefühl ist wie eine Supernova-Explosion, ich nenne es „Leichentäuschung“.

Dies liegt daran, dass der Weiße Zwerg noch keine stabile Leiche ist. Seine Existenz folgt dem Pauli-Prinzip und beruht darauf, dass der Entartungsdruck der Elektronen seine eigene Schwerkraft kaum aufrechterhält. Das Pauli-Prinzip ist ein physikalisches Gesetz, das besagt, dass Fermionenteilchen (einschließlich Elektronen, Neutronen, Protonen usw.) die Eigenschaft der gegenseitigen Abstoßung haben. Solange diese Teilchen bis zu einem gewissen Grad nahe beieinander liegen, tritt das Inkompatibilitätsgesetz ein.

Weiße Zwerge haben eine große Masse und ein kleines Volumen. Ein Weißer Zwerg wie Sirius B hat eine Masse, die mehr als einmal so groß ist wie die der Sonne, und ein Volumen, das nur so groß ist wie die Erde. Daher ist die Dichte der Materie extrem hoch und erreicht mehrere Tonnen pro Kubikmeter und Zentimeter. Diese Art von Materie ist nicht mehr die Materie, die wir normalerweise kennen.

Der enorme zentripetale Gravitationsdruck des Weißen Zwergs drückt die Atome flach, und die Elektronen außerhalb des Kerns verlassen ihre ursprünglichen Umlaufbahnen und werden zu freien Elektronen, die auf eine Ebene näher am Kern zusammengedrückt werden. Die Elektronen neigen dazu, zusammengedrückt zu werden, und die starke Abstoßungskraft (Druck) zwischen den Elektronen, auch Elektronenentartungsdruck genannt, widersteht dem enormen Gravitationsdruck, sodass der Kern intakt bleibt und im Ozean der freien Elektronen schwebt, wodurch die Sternform des Weißen Zwergs erhalten bleibt.

Es gibt jedoch eine Grenze für den Entartungsdruck der Elektronen, und diese Grenze wird Chandrasekhar-Grenze genannt. Das heißt, wenn die Masse eines Weißen Zwergs das 1,44-fache der Sonnenmasse erreicht, kann der Entartungsdruck der Elektronen dem Gravitationsdruck nicht mehr standhalten und die gesamte Planetenform kollabiert. Der enorme Zentripetaldruck führt zu einem starken Anstieg der Kerntemperatur und regt dadurch die Kohlenstoff-Kernfusion an.

Innerhalb weniger Sekunden kommt es zu einer explosionsartigen Kernfusion, die im Inneren des Weißen Zwergs eine thermische Durchbrennreaktion auslöst. Dabei werden augenblicklich enorme Energiemengen freigesetzt, die den Weißen Zwerg in Stücke reißen und ihn in eine Supernova verwandeln. Da die Energie aller Ia-Supernova-Explosionen gleich ist, sind sie zu Standardkerzen in astronomischen Beobachtungen geworden und bieten eine wichtige Grundlage für Himmelsbeobachtungen und Entfernungsberechnungen.

Warum explodierte Sirius in einer Supernova?

Es war hauptsächlich Sirius B, der für die Probleme verantwortlich war. Wie bereits erwähnt, kommt es zu einer Supernova-Explosion vom Typ Ia, sobald der Weiße Zwerg die 1,44-fache Masse der Sonne erreicht. Die Masse von Sirius B beträgt jetzt nur noch etwa das 1,1-fache der Sonnenmasse. Wenn dieser Zustand weiterhin besteht, wird es nicht explodieren, sondern langsam sterben. Das Problem ist, dass er nur 300.000 Kilometer von seinem Partner Sirius A entfernt ist.

Die extrem starke Schwerkraft eines Weißen Zwergs verschlingt die gesamte interstellare Materie um ihn herum. Natürlich ist Sirius A noch so weit entfernt, dass er theoretisch nicht von Sirius B aufgenommen wird, aber das Problem besteht darin, dass Sirius nach seinem Tod zu einem roten Riesen wird und den Großteil seiner eigenen Masse abwirft.

Wenn Sirius A zu einem Roten Riesen wird, wird sich sein Radius auf das 200- bis 300-fache seiner ursprünglichen Größe ausdehnen. Der aktuelle Radius von Sirius A beträgt etwa das 1,7-fache des Sonnenradius. Der aktuelle Radius der Sonne beträgt etwa 696.000 Kilometer und der Radius von Sirius beträgt 1,19 Millionen Kilometer. Nachdem er sich zu einem Roten Riesen entwickelt hat, wird sein Radius etwa 140 bis 200 Millionen Kilometer betragen.

Es scheint, dass die Entfernung zwischen den beiden Sternen immer noch sehr groß ist und Sirius B noch immer nicht in der Lage zu sein scheint, Sirius A auszunutzen. Wir dürfen jedoch nicht vergessen, dass sich der Rote Riese weiter ausdehnt und die äußere Materie in den Weltraum driftet. Am Ende wird Sirius A in seinem Kern nur die Leiche eines Weißen Zwergs hinterlassen. Dieser Leichnam wird nur etwa 0,6 Sonnenmassen groß sein, die restlichen 1,4 Sonnenmassen an Materie werden ins All strömen.

Zu diesem Zeitpunkt bot sich Sirius B seine Chance. Jegliche Materie, die in der Nähe schwebte, wurde unweigerlich durch die starke Schwerkraft dorthin gezogen, wodurch ihre Masse kontinuierlich zunahm. Der aktuelle Sirius B hat etwa die 1,1-fache Masse der Sonne. Bei einer Zunahme um etwas mehr als 0,3 Sonnenmassen wird die Chandrasekhar-Grenze erreicht. Wird Sirius B so viel Masse absorbieren?

Vielleicht, vielleicht auch nicht. Aus diesem Grund könnte Sirius in Zukunft explodieren. Natürlich hat Sirius noch 1,5 Milliarden Jahre zu leben, also wird diese Explosion erst in 1,5 Milliarden Jahren stattfinden.

Die Energie der Supernova-Explosion auf Sirius LA und wie sie sich auf der Erde anfühlt

Wie stark ist eine Supernova-Explosion? Es wird allgemein angenommen, dass in dem Moment, in dem der Weiße Zwerg die Chandrasekhar-Grenze überschreitet, der größte Teil des Kohlenstoffs und Sauerstoffs innerhalb von Sekunden zu schweren Elementen konvergiert, die Innentemperatur augenblicklich auf Milliarden von Grad ansteigt und die Energie der thermonuklearen Reaktion größer als 10^44J (Joule) ist.

Die Energie der Kernfusion in der Sonne beträgt 3,78*10^26J, was bedeutet, dass die Energie der augenblicklichen Explosion einer Supernova das 26,5 Billionenfache der Energie der Sonne erreicht, was wiederum bedeutet, dass 26,5 Billionen Sonnen auf uns scheinen. Diese enorme Energie wird den Weißen Zwerg augenblicklich in Stücke sprengen und jedes Teilchen in Form einer Stoßwelle mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5.000 bis 20.000 Kilometern pro Sekunde nach außen schleudern, wobei die Höchstgeschwindigkeit fast 7 % der Lichtgeschwindigkeit beträgt!

Die absolute Helligkeit zum Zeitpunkt der Explosion könnte -19,3 erreichen, was 4,5 Milliarden Mal heller als die Sonne ist.

Würde eine solche Explosion an der Stelle der Sonne stattfinden, würde die Erde spurlos verdampfen. Aber immerhin geschah dies 8,6 Lichtjahre von uns entfernt. Die Lichtwellen erreichen die Erde erst 8,6 Jahre nach der Explosion. Wenn es zu diesem Zeitpunkt noch Menschen auf der Erde gibt, werden diese einen strahlenden Stern sehen können.

Wenn die Stoßwelle die Geschwindigkeit der Explosion beibehält, wird sie 122 bis 505 Jahre brauchen, um das Sonnensystem zu erreichen.

Die Umrechnungsformel zwischen scheinbarer Helligkeit und absoluter Helligkeit lautet: m=M-5log(d0/d), wobei m die scheinbare Helligkeit darstellt, M die absolute Helligkeit darstellt, d0 10 Bogensekunden (etwa 32,6 Lichtjahre) beträgt und d die tatsächliche Entfernung des Himmelskörpers (in Lichtjahren) ist.

Daher kann die scheinbare Helligkeit der Sirius-Supernova von der Erde aus gesehen gemäß der Formel -22,2 erreichen. Die scheinbare Helligkeit der Sonne beträgt -26,7 und die scheinbare Helligkeit des Vollmonds beträgt -12,7. Je kleiner die scheinbare Helligkeit, desto heller ist es, und je negativer es ist, desto heller ist es. Die Helligkeit jeder Stufe unterscheidet sich um das 2,512-fache. Daher ist die von Menschen auf der Erde gesehene Supernova Sirius la ein heller Stern, der 1288-mal heller als der Mond und 63-mal weniger hell als die Sonne ist.

Es ist wie eine kleine Sonne, die Tag und Nacht (im richtigen Winkel) am Himmel hängt, und an einem bewölkten Tag ist die Nacht genauso schön wie der Tag, sodass Sie zum Lesen kein Licht mehr benötigen. Aber diese kleine Sonne, die ein wenig blendend aussieht, wird der Ökologie der Erde keinen Schaden zufügen. Der wirkliche Schaden wird in 122 bis 500 Jahren entstehen, wenn hochenergetische Partikel einer Supernova-Explosion das Sonnensystem erreichen.

Die Auswirkungen der Supernova-Explosion in 8,6 Lichtjahren Entfernung auf die Ökologie der Erde

Täglich greifen energiereiche Teilchen der Sonne in Form des Sonnenwindes auf die Erde ein, doch aufgrund des Widerstandes des Erdmagnetfeldes fließen die meisten davon entlang der magnetischen Kraftlinien ab. Nur in den schwachen Magnetfeldern an den Polen können einige von ihnen die Möglichkeit zum Eindringen nutzen. Daher können wir das helle Licht sehen, das durch das Spiel zwischen der Atmosphäre und dem Sonnenwind ausgestrahlt wird. Das ist das Polarlicht.

Die Energie des Sonnenwindes ist nicht allzu groß, seine Höchstgeschwindigkeit beträgt lediglich 800 Kilometer pro Sekunde. Diese geladenen Teilchen von der Sonne bilden an der Peripherie des Sonnensystems eine Heliosheath-Schicht, die vor dem Eindringen interstellarer Strahlung schützt. Allerdings kann der Energiewind einer Supernova-Explosion, also die Teilchenstoßwelle, eine maximale Geschwindigkeit von 20.000 Kilometern pro Sekunde erreichen, der die Sonnenhülle offensichtlich nicht standhalten kann.

Dies hat zwangsläufig Auswirkungen auf das Magnetfeld der Erde, das bei einem solchen Aufprall sehr schwach wird und dem man nur schwer widerstehen kann. Daher dringen diese Energieteilchen zwangsläufig in die Erdoberfläche ein. Wenn es zu dieser Zeit noch Menschen gäbe, würden sie überall am Himmel bunte Lichter sehen. Das ist der verzweifelte Kampf zwischen der Atmosphäre und den geladenen Teilchen.

Letztendlich werden diese Partikel wahrscheinlich die Ozonschicht in der Atmosphäre zerstören. Die hochenergetischen Partikel, die nicht von der Atmosphäre blockiert werden, greifen die Organismen der Erde intensiv an und durchdringen die DNA-Molekülbindungen der Organismen, sodass es für die Ökologie der Erde schwierig wird, ihnen zu entkommen.

Selbst wenn es tatsächlich zu einer Supernova-Explosion wie auf Sirius kommen sollte, wird es glücklicherweise noch 1,5 Milliarden Jahre dauern, und es ist schwer zu sagen, ob es dann noch Menschen geben wird. Wenn die Menschheit tatsächlich so lange durchhalten könnte, dann wäre sie nach über einer Milliarde Jahren der Evolution und Entwicklung bereits außerhalb des Sonnensystems ausgewandert und zu einer Spezies geworden, die auf mehreren Planeten lebt. Für sie wäre es ein Kinderspiel gewesen, solche Naturkatastrophen zu vermeiden und darauf zu reagieren.

Daher müssen wir uns keine Sorgen darüber machen, wie zukünftige Generationen mit der Sirius-Katastrophe umgehen werden.

Tatsächlich handelt es sich bei den Supernova-Explosionen, die für Menschen sichtbar sind, um mehrere Rote Riesensterne, die inzwischen beobachtet wurden, wie etwa Eta Carinae und Beteigeuze. Die Explosionen dieser roten Riesensterne werden wahrscheinlich innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums stattfinden, oder sie sind möglicherweise bereits explodiert, aber das Licht hat uns noch nicht erreicht.

Die Energie, die diese roten Riesen freisetzen, ist viel größer als die der Supernova Sirius la, aber diese Sterne sind Hunderte oder sogar Tausende von Lichtjahren von uns entfernt. Solange es keinen Gammastrahlenausbruch gibt, der die Erde erfasst, wird dies keine größeren Auswirkungen auf die Ökologie der Erde haben.

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