Akankah kita memiliki lebih dari 8 menit cahaya, jika matahari "padam"?

Teori umum adalah, bahwa jika Matahari "mati", kita akan melihat cahaya selama delapan menit lagi (waktu yang dibutuhkan foton untuk mencapai Bumi).

Namun baru-baru ini saya telah membaca bahwa foton membutuhkan sekitar 100.000 tahun untuk mencapai Bumi, karena reaksi terjadi pada inti Matahari, dan sinar gamma tidak dapat meninggalkan Matahari tanpa berinteraksi dengan partikel lain, tidak seperti neutrino misalnya.

Apakah teori itu benar? Jika inti Matahari "mati", apakah kita masih akan menerima foton (cahaya) selama 100.000 tahun lagi, dengan hanya neutrino yang menghilang segera?

the-sun photons

— masyarakat kota
sumber

IT akan lebih baik untuk bertanya hanya jika (dan mengapa) cahaya seharusnya mengambil begitu lama untuk mencapai permukaan Matahari dari inti. Bertanya dengan menggunakan pendekatan "bagaimana jika sesuatu yang tidak mungkin terjadi" Anda cenderung membuat orang pergi ke situs berbasis sains seperti ini.

— StephenG

Di sisi lain, orang yang berpikiran sains cenderung suka belajar kebenaran tentang sesuatu (dan seringkali bahkan mendidik orang lain).

— Ryan

"Foton membutuhkan sekitar 100.000 tahun untuk mencapai Bumi" . Itu agak menyesatkan. Ya, butuh waktu lama bagi energi untuk melakukan perjalanan dari inti matahari ke photosphere, tetapi tidak ada foton individu menghabiskan 100.000 tahun bepergian melalui Matahari. Lihat astronomi.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2Ring

Juga dalam 'teori' perilaku yang diharapkan adalah Matahari langsung tidak ada lagi, jadi mungkin foton di dalamnya yang berusaha melarikan diri juga tidak ada lagi. Jika ini masalahnya, maka itu akan menjadi gelap, 8 menit kemudian di bumi. (Mengabaikan fakta bahwa foton tidak benar-benar ada ketika mereka 'terperangkap')

— djsmiley2k - CoW

Silakan tentukan "keluar" dan "tutup". Jika matahari sendiri berkedip karena keberadaannya maka ya, kita akan memiliki 8 menit sisa cahaya. Jika inti Matahari "hanya" ditutup maka akan butuh waktu sangat lama untuk itu menyebar ke permukaan.

— MonkeyZeus

Jawaban:

105

Jika fusi nuklir tiba-tiba berhenti di pusat Matahari, maka satu-satunya tanda tangan jelas yang kita miliki tentang hal ini adalah kurangnya neutrino yang terdeteksi yang dapat diterima di Bumi, dimulai sekitar 8 menit setelah reaksi berhenti. Namun Matahari akan terus bersinar selama puluhan juta tahun pada tingkat luminositasnya saat ini.

Sumber listrik bukan foton "tersimpan". Matahari sendiri hanya akan melanjutkan kontraksi gravitasi lambat yang dihentikan sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu ketika laju reaksi nuklir di pusat mampu meningkat secara memadai untuk memasok kehilangan radiasi dari permukaan Matahari.

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

$\tau_{\rm KH} = \frac{GM^2}{RL},$

Ketika ini terjadi, Matahari kira-kira akan mempertahankan luminositasnya saat ini, tetapi berkurang dalam radius, yang berarti bahwa suhu permukaannya akan meningkat.

Setelah Matahari berkontraksi beberapa kali ukuran Jupiter (jadi sekitar 30% dari jari-jari saat ini), kontraksi akan mulai melambat, karena elektron dalam inti menjadi merosot dan tekanan meningkat dengan kepadatan lebih dari yang diharapkan untuk gas yang sempurna. Kontraksi yang melambat menurunkan laju pelepasan energi potensial dan karenanya luminositas matahari. Kontraksi berlanjut pada kecepatan yang lambat sampai Matahari menjadi "kerdil putih hidrogen" yang panas beberapa kali ukuran Bumi, yang kemudian mendingin ke bara yang bercahaya, tanpa kontraksi lebih lanjut, selama miliaran tahun (lihat Apa yang akan Matahari seperti jika reaksi nuklir tidak dapat dilanjutkan melalui kuantum tunneling? untuk lebih jelasnya).

τ_{t h e r m} ≃ \frac{3 k_{B} T M}{m_{H} L},

$\tau_{\rm therm} \simeq \frac{3k_B T M}{m_H L},$

T

$T$

T = 10^{7}

$T =10^7$

τ_{t h e r m} =

$\tau_{\rm therm}=$

Di sisi lain, jika skenario Anda hanya bahwa cahaya dari Matahari berhenti dipancarkan, maka tentu saja itu menjadi gelap di Bumi sekitar 8 menit kemudian.

— Rob Jeffries
sumber

Bahkan jika Anda entah bagaimana berhasil menghentikan kontraksi gravitasi juga, Matahari cukup panas - ~ 5.800K pada "permukaan" hingga! 15 juta K di pusatnya. Butuh beberapa waktu untuk mendinginkan.

— jamesqf

@ nick012000 pertanyaan Anda tidak jelas dan rentang waktu adalah perkiraan. Saya belum mengatakan bahwa Matahari akan membutuhkan waktu 40 juta tahun untuk berhenti bersinar. Saya mengatakan akan membutuhkan waktu 40m tahun untuk memancarkan energi termal saat ini pada luminosty saat ini. Jika Matahari mendingin pada jari-jari konstan, skala waktu itu akan naik, karena luminositas akan berkurang secara signifikan. Matahari akan bersinar dalam arti selama miliaran tahun. Kita bisa menggunakan kurcaci putih sebagai model di sini. Katai putih tertua masih lebih panas dari 3000 ribu.

— Rob Jeffries

Ini adalah bacaan yang memikat!

— Hanky Panky

@stripybadger Ini seperti memiliki tangki air panas yang sangat, sangat besar dan karenanya tidak perlu khawatir dengan pasokan bahan bakar pemanas Anda.

— Rob Jeffries

@ PeterA. Pemula "keruntuhan" tidak dapat terjadi karena energi panas tidak dapat diabaikan, ia harus dipancarkan dari permukaan. "Core collapse", yang memulai supernova hanya dapat terjadi karena (I) terdapat banyak sekali energi panas (disintegrasi inti besi dan neutronasi) dan (II) sebagian besar energi dapat lolos melalui emisi neutrino. Tak satu pun dari ini penting di Matahari.

— Rob Jeffries

"Teori umum" yang Anda baca bukan tentang proses yang menghasilkan cahaya pada bintang, itu hanya dimaksudkan sebagai demonstrasi kecepatan cahaya melalui ruang. Ketika itu berbicara tentang Matahari "mematikan", itu tidak berbicara tentang proses fusi nuklir berhenti, itu berarti bahwa Matahari secara keseluruhan berhenti bersinar. Saya bukan fisikawan, tetapi saya tidak berpikir ada sesuatu yang benar-benar akan menyebabkan ini terjadi secara tiba-tiba, sehingga kita dapat mengukur perbedaan waktu 8 menit untuk foton terakhir yang mencapai Bumi.

Itu hanya eksperimen pikiran, menggunakan deskripsi yang disederhanakan dari suatu peristiwa yang mustahil, untuk menjelaskan tentang beberapa proses lainnya. Dalam model ini, Matahari entah memancarkan cahaya atau tidak, dan kami mengukur waktu sejak itu mengubah keadaan itu; kita tidak peduli dengan apa yang dilakukan oleh foton sebelum dipancarkan dari Matahari (lebih dari mengukur waktu yang ditempuh cahaya dari bola lampu peduli tentang bagaimana listrik yang memberi daya pada bola lampu diproduksi - kita dapat mengukur bahwa semua perjalanan kembali ke dinosaurus sekarat dan akhirnya berubah menjadi bahan bakar fosil yang digunakan di pembangkit listrik, atau bahkan lebih jauh kembali ke energi matahari yang mendukung kehidupan di bumi).

— Barmar
sumber