Quanta massa avrà il Sole quando diventerà una nana bianca?

In 4 miliardi di anni, quando il nostro Sole getta tutti i suoi strati di gas esterni e si trasforma in una nana bianca, quanta massa avrà la nana bianca rispetto a ciò che il sole ha oggi?

I pianeti orbiteranno ancora allo stesso modo o la massa ridotta causerà il cambiamento delle traiettorie dei pianeti, in modo che alla fine lascino il sistema solare?

Risposta breve:

Il Sole perderà circa la metà della sua massa sulla strada per diventare un nano bianco. Gran parte di questa perdita di massa si verificherà negli ultimi milioni di anni della sua vita, durante la fase del ramo gigante asintotico (AGB). Allo stesso tempo, il raggio orbitale della Terra attorno al Sole crescerà di un fattore due (così come i pianeti esterni). Sfortunatamente per la Terra, anche il raggio del Sole raggiungerà circa 2 au, quindi sarà tostato.

Esiste la possibilità che la ridotta energia di legame e la maggiore eccentricità della Terra e dei pianeti esterni porteranno a instabilità dinamiche che potrebbero portare all'espulsione planetaria. Ciò dipende in gran parte dall'esatta dipendenza temporale del ritardo, pesante perdita di massa e allineamento o meno dei pianeti in quel momento.

Risposta lunga:

$0.6$$0.7 M_{\odot}$$\sim 0.2 M_{\odot}$$0.9 <M/M_{\odot}<8 M_{\odot}$

Le informazioni più affidabili che abbiamo sulla relazione tra la massa della sequenza principale iniziale e la massa nana bianca finale (la relazione di massa iniziale-finale o IFMR) provengono dalla misurazione delle proprietà delle nane bianche in ammassi stellari di età nota. La spettroscopia porta a una stima di massa per la nana bianca. La massa iniziale viene stimata calcolando una sequenza principale più la durata del ramo gigante dalla differenza tra l'età dell'ammasso stellare e l'età di raffreddamento della nana bianca. I modelli stellari ci raccontano quindi la relazione tra la sequenza principale più la durata gigante e la massa della sequenza principale iniziale, portando quindi a un IFMR.

$1M_{\odot}$$M = 0.53 \pm 0.03\ M_{\odot}$

$aM$$a$

Tuttavia, in presenza di un'eccentricità diversa da zero nell'orbita iniziale o nel caso di una rapida perdita di massa, come quella che si verifica verso la fine della fase AGB, le cose diventano del tutto più imprevedibili, con l'eccentricità che cresce mentre procede la perdita di massa. Ciò ha un effetto a catena quando si considera la stabilità dinamica dell'intero sistema solare (evoluto) e può provocare l'espulsione planetaria. Più veloce è la perdita di massa, più le cose sono imprevedibili.

$L = 4\pi R^2 \sigma T_{eff}^{4}$$\sim 10^{4} L_{\odot}$$T_{eff} \simeq 2500\ K$$\sim 2$

Anche se dovesse sfuggire strettamente a questo destino immediato, è quindi molto probabile che la dissipazione delle maree estrarrà rapidamente energia dall'orbita e la Terra si dirigerà verso l'involucro del Sole gigante ... con lo stesso risultato.

In poche parole, il Sole perderà sicuramente almeno un quarto della sua massa. Questo perché la maggior parte della massa del Sole è centrata nel suo nucleo. E poiché una nana bianca è solo il nucleo residuo di una stella. . . Oh, e prima che il Sole diventi un nano bianco, attraversa la fase del "gigante rosso", dove cresce fino alle dimensioni dell'orbita di Marte. Tutti i pianeti bruceranno o smetteranno di orbitare e cesseranno di esistere quando si verificherà la nova del Sole. Lieto fine . . .