Voisiko auringon elinkaarta pidentää?

Kysymys: Aurinko ”sammuu” aikanaan, vedyn loppumisen vuoksi. Jos tulevaisuudessa olisi keino ruokkia aurinkoa vedyllä isoja määriä niin voisiko sen elinaikaa pidentää?

Dosentti Rami Vainio Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta vastaa kysyjälle seuraavaa:

Tähden energiantuotanto on tosiaan fuusiota. Pääsarjan tähdet, kuten Aurinko, tuottavat energiaa fuusioimalla vetyä heliumiksi. Kun vety loppuu, tähti alkaa fuusioida heliumia hiileksi ja niin edespäin. Näiden raskaampien alkuaineiden fuusioprosessi kestää kuitenkin vain lyhyen aikaa verrattuna vedyn fuusiointiin. Tähden eliniän siis todellakin määrittää etupäässä se paljonko siinä on vetyä.

Asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen. Tähden massan ja eliniän suhde ei noudatakaan ajatuksenkulkua ”mitä enemmän massaa, siis vetyä, sitä kauemmin tähti elää”. Asia on täsmälleen päinvastoin. Jos pääsarjan tähdessä on enemmän vetyä kuin Auringossa, sen elinikä on lyhyempi kuin Auringon.

Tähden eliniän (T) ja massan (M) välinen laki on suurin piirtein seuraava, kun Auringon massa on tässä MA: T = 10 x (MA/M)2.5 miljardia vuotta. Jos tähden massa siis on esimerkiksi neljä Auringon massaa, sen elinikä on vain noin 1/32 Auringon eliniästä.

Tämä johtuu siitä, että massiivisten tähtien painovoima on valtavan suuri ja pyrkii luhistamaan tähden kasaan. Tähti tasapainottaa painovoimaa kaasun paineella, joka pyrkii puolestaan laajentamaan tähteä. Raskaan tähden täytyy tämän vuoksi tuottaa huomattavasti enemmän energiaa aikayksikköä kohti kuin keveämmän tähden.

Tämä onnistuu, koska painovoiman vaikutuksesta tiheys kasvaa ja lämpötila nousee tähden ytimessä ja fuusioreaktiot tehostuvat huomattavasti. Samalla raskaamman tähden energia kuluu huomattavasti nopeammin loppuun kuin keveämmän tähden. Raskas tähti on siis myös huomattavasti keveämpää kirkkaampi.

Vaikka siis löytäisimmekin keinon ruokkia Aurinkoa vedyllä, emme pidentäisi vaan itse asiassa lyhentäisimme sen elinikää. Lisäksi Auringosta tulisi paljon nykyistä kirkkaampi, joten elämälle suotuisat olosuhteet eivät säilyisi Maassa ennallaan. Auringosta ei myöskään kannata ”imuroida” massaa pois sen eliniän pidentämiseksi, koska tämä puolestaan johtaisi Auringon himmenemiseen. Onneksi Aurinko on vasta elinkaarensa puolivälissä, joten sammuminen on ajankohtaista vasta pitkän ajan kuluttua.

Koko juttu on tietenkin puhdasta ajatusleikkiä, mikä lienee itsestään selvää. Ainoastaan niin sanottujen kaksoistähtien massa voi muuttua huomattavasti niiden eliniän aikana, kun tapahtuu massansiirtoa tähdestä toiseen.

Tässä linkkejä sivuille, joista löytyy lisää tietoa: http://fi.wikipedia.org/wiki/Pääsarja ja  http://fi.wikipedia.org/wiki/Kaksoistähdet