Номер 5, страница 167, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Как закончится эволюция Солнца?

5. Как закончится эволюция Солнца?

Эволюция Солнца, как звезды среднего размера, пройдет через несколько четко определенных стадий в течение следующих нескольких миллиардов лет и в конечном итоге завершится его превращением в остывший компактный объект.

В настоящее время Солнце находится на стадии главной последовательности, где в его ядре происходит термоядерный синтез водорода в гелий. Эта стадия продлится еще около 5 миллиардов лет.

Когда запасы водорода в ядре иссякнут, ядро, состоящее из гелия, начнет сжиматься под действием гравитации, а температура в нем возрастет. Водород продолжит гореть в слое вокруг ядра. Это приведет к резкому увеличению размеров и светимости Солнца: оно превратится в красного гиганта. Его внешние слои расширятся настолько, что поглотят орбиты Меркурия, Венеры и, возможно, Земли.

По мере сжатия ядра температура в нем достигнет примерно 100 миллионов градусов, что запустит новую термоядерную реакцию — горение гелия с образованием углерода (тройной альфа-процесс, $3^4\text{He} \rightarrow ^{12}\text{C}$). У звезд солнечной массы этот процесс начинается очень бурно и называется гелиевой вспышкой. После этого звезда на некоторое время стабилизируется, сжигая гелий в ядре.

Когда и гелий в ядре закончится, Солнце вступит в последнюю активную фазу. Ядро, состоящее теперь из углерода и кислорода, снова сожмется, а вокруг него в двух слоях будут гореть гелий и водород. Звезда снова расширится, став еще больше и ярче (стадия асимптотической ветви гигантов). На этой стадии Солнце станет нестабильным и начнет интенсивно сбрасывать свои внешние оболочки в окружающее пространство.

Эти сброшенные газовые оболочки, ионизированные и подсвеченные ультрафиолетовым излучением горячего остатка звезды, образуют светящуюся планетарную туманность. Сама туманность будет существовать всего несколько десятков тысяч лет, после чего рассеется в межзвездной среде.

Оставшееся после сброса оболочек ядро — это белый карлик. Это очень горячий, плотный объект размером с Землю, но с массой около половины солнечной. Белый карлик лишен источников энергии и медленно остывает, излучая накопленное тепло. Этот процесс остывания займет триллионы лет. Теоретическим конечным результатом является черный карлик — холодное, невидимое тело, но возраст Вселенной еще недостаточен для их формирования.

Ответ: Эволюция Солнца закончится тем, что оно пройдет стадии красного гиганта и планетарной туманности, после чего от него останется медленно остывающий белый карлик, который в очень отдаленном будущем превратится в черный карлик.