Aurions-nous plus de 8 minutes de lumière, si le soleil “s'éteignait”?

La théorie commune est que si le Soleil "s'arrêtait", nous verrions la lumière pendant huit minutes supplémentaires (le temps nécessaire aux photons pour atteindre la Terre).

Cependant, j'ai lu récemment que les photons ont besoin de 100 000 ans environ pour atteindre la Terre, car les réactions se produisent au cœur du Soleil et que les rayons gamma ne peuvent quitter le Soleil sans interagir avec d'autres particules, à la différence des neutrinos, par exemple.

Cette théorie est-elle correcte? Si le cœur du Soleil était "fermé", recevrions-nous encore des photons (lumière) pendant encore 100 000 ans, avec la disparition immédiate des neutrinos?

the-sun photons

— pečoler urbain
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Il serait préférable de demander simplement si (et pourquoi) la lumière est censée prendre si longtemps pour atteindre la surface du Soleil du noyau. Demander à l'aide de l'approche "et si quelque chose d'impossible s'est passé" que vous avez tendance à décourager les gens sur des sites basés sur la science comme celui-ci.

— StephenG

D'un autre côté, les scientifiques ont tendance à aimer apprendre la vérité sur quelque chose (et même souvent à éduquer les autres).

— Ryan

"Les photons ont besoin d'environ 100 000 ans pour atteindre la Terre" . C'est un peu trompeur. Oui, l'énergie nécessaire au transport du noyau solaire à la photosphère prend beaucoup de temps, mais aucun photon ne passe 100 000 ans à voyager à travers le Soleil. Voir astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2, le

De plus, dans la théorie, le comportement attendu est que le Soleil n'existe plus instantanément. Par conséquent, les photons qui tentaient de s'échapper n'existent plus. Si tel est le cas, la nuit serait tout simplement tombée dans le noir 8 minutes plus tard. (en ignorant le fait que les photons n'existent pas exactement quand ils sont piégés)

— djsmiley2k - CoW

Veuillez définir "sortis" et "fermés". Si le soleil lui-même disparaissait, alors il nous resterait 8 minutes de lumière. Si le coeur du Soleil "s'arrête" simplement, il faudra beaucoup de temps pour que cela se propage à la surface.

— MonkeyZeus le

Réponses:

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Si la fusion nucléaire devait s'arrêter soudainement au centre du Soleil, la seule signature claire que nous puissions en avoir est le manque de neutrinos détectables reçus sur Terre, commençant environ 8 minutes après la fin des réactions. Cependant, le soleil continuerait à briller pendant des dizaines de millions d'années à peu près à sa luminosité actuelle.

La source d'alimentation n'est pas des photons "stockés". Le Soleil lui-même ne ferait que reprendre la lente contraction gravitationnelle qui s’est arrêtée il y a environ 4,5 milliards d’années lorsque les vitesses de réaction nucléaire au centre ont pu augmenter suffisamment pour fournir les pertes radiatives de la surface du Soleil.

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

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

Pendant ce temps, le Soleil maintiendrait approximativement sa luminosité actuelle, mais son rayon diminuerait, ce qui signifie que sa température de surface augmenterait.

Une fois que le Soleil se serait contracté à quelques fois la taille de Jupiter (environ 30% de son rayon actuel), la contraction commencerait à ralentir, car les électrons du noyau dégénérèrent et la pression augmentait avec la densité plus que prévu. un gaz parfait. La contraction ralentissante diminue le taux de libération d'énergie potentielle et donc la luminosité solaire. La contraction se poursuit à un rythme lent, jusqu'à ce que le Soleil devienne un "nain blanc à l'hydrogène" brûlant, d'une taille correspondant à plusieurs fois la taille de la Terre, qui se refroidit ensuite en cendre rougeoyante, sans aucune contraction supplémentaire, sur des milliards d'années (voir Que ferait le soleil comme si les réactions nucléaires ne pouvaient pas se faire par tunnel quantique? pour plus de détails).

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} =

$\tau_{\rm therm}=$

D'un autre côté, si votre scénario est juste si la lumière du Soleil cesse d'être émise, alors bien sûr, il fait sombre sur la Terre environ 8 minutes plus tard.

— Rob Jeffries
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Même si, d'une manière ou d'une autre, vous parveniez à arrêter la contraction gravitationnelle, le soleil est très chaud - environ 5800 K à la "surface", jusqu'à 15 millions de K au centre. Il faudrait un temps considérable pour se calmer.

— jamesqf

@ nick012000 votre question est mal définie et les délais sont approximatifs. Je n'ai pas dit qu'il faudrait 40 millions d'années au Soleil pour cesser de briller. J'ai dit qu'il faudrait 40 millions d'années pour faire disparaître son énergie thermique actuelle à sa luminostie actuelle. Si le Soleil se refroidissait à rayon constant, ce délai augmenterait, car la luminosité diminuerait considérablement. Le soleil brillera d'une certaine manière pendant des milliards d'années. Nous pouvons utiliser les naines blanches comme modèle ici. Les plus anciennes naines blanches sont encore plus chaudes que 3000K.

— Rob Jeffries

C'est une lecture hypnotisante!

— Hanky Panky

@ stripybadger C'est comme si vous disposiez d'un très grand réservoir d'eau chaude et que vous n'avez donc pas à vous soucier de votre réserve de combustible de chauffage.

— Rob Jeffries

@ PeterA.Schneider un "effondrement" ne peut pas se produire parce que l'énergie thermique ne peut être ignorée, elle doit être rayonnée de la surface. "L'effondrement du noyau", qui initie une supernova, ne peut avoir lieu que parce que (I) il y a un énorme puits d'énergie thermique (désintégration des noyaux de fer et neutronisation) et (II) la plus grande partie de l'énergie peut s'échapper par l'émission de neutrinos. Ni l'un ni l'autre n'est important dans le soleil.

— Rob Jeffries

La "théorie commune" que vous lisez ne concerne pas les processus qui produisent de la lumière dans les étoiles, elle vise simplement à démontrer la vitesse de la lumière à travers l'espace. Lorsqu'il est question de «fermeture» du Soleil, il ne s'agit pas de l'arrêt des processus de fusion nucléaire, cela signifie que le Soleil dans son ensemble cesse de briller. Je ne suis pas physicien, mais je ne pense pas qu'il y ait quoi que ce soit qui pourrait causer cela soudainement, de telle sorte que nous puissions mesurer le décalage de 8 minutes pour les derniers photons à atteindre la Terre.

C'est juste une expérience de pensée, utilisant une description simplifiée d'un événement impossible, pour faire la lumière sur un autre processus. Dans ce modèle, le Soleil émet de la lumière ou ne l’émet pas, et nous mesurons le temps écoulé depuis qu’il a changé cet état; nous ne sommes pas concernés par ce que les photons font avant d’être émis par le Soleil (pas plus que de mesurer le temps que la lumière parcourt avec une ampoule électrique se soucie de la façon dont l’électricité produite a été produite - nous pourrions mesurer que tous les retour aux dinosaures mourant et finissant par se transformer en combustibles fossiles utilisés dans la centrale, ou même plus loin en énergie solaire qui alimentait la vie sur terre).

— Barmar
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