Con đường tiến hóa của Mặt trời đã được mô tả chi tiết, và, khác biệt tinh tế sang một bên, nó được mô tả như vậy trong nhiều thập kỷ - giai đoạn khổng lồ đỏ chìm trong Trái đất, đèn flash helium, v.v. Dường như kiến ​​thức cần thiết để dự đoán như vậy đã có từ những năm 60, nếu không sớm hơn.

Làm thế nào để chúng ta biết điều đó sẽ xảy ra, và trên thời gian được mô tả? Nếu chúng ta thực hiện một số phép đo / ước tính khối lượng và thành phần của Mặt trời, và sử dụng sự hiểu biết của chúng ta về vật lý hạt nhân - năng lượng của phản ứng tổng hợp và vân vân, và sự hiểu biết về vật lý Newton (hoặc chúng ta phải gọi Einstein?), Có phải dự đoán chắc chắn sẽ rơi ra?

Dự đoán có thể sai? Có bất kỳ biện pháp đáng kể nào về độ không đảm bảo, có lẽ do độ nhạy của các tính toán nhất định với các điều kiện ban đầu, v.v.?

Là tương lai khổng lồ màu đỏ của Mặt trời của chúng ta là một kết luận chắc chắn, hay chỉ là một khả năng có thể xảy ra giữa một loạt những người khác và thường được nói đến chỉ vì nó có vẻ là khả năng nhất?

Điều bạn không tính đến là những dự đoán của chúng tôi về sự tiến hóa trong tương lai của Mặt trời không chỉ dựa trên sự hiểu biết và quan sát của chúng ta về Mặt trời. Chúng dựa trên sự hiểu biết và quan sát của chúng ta về tất cả các ngôi sao chúng ta từng nhìn. Vấn đề là, các ngôi sao có cùng khối lượng và thành phần phải nhất thiết phải tiến hóa theo cùng một cách. Vì vậy, chúng ta có thể nhìn ra các ngôi sao khác và tìm thấy một số ít nhiều giống với ngôi sao của chúng ta, nhưng có thể ở xa hơn trên đường đua tiến hóa. Chúng ta có thể nghiên cứu những ngôi sao này và xem những gì đang xảy ra với chúng. Bằng cách kết hợp nhiều dữ liệu về nhiều ngôi sao ở nhiều điểm khác nhau trong vòng đời tiến hóa của chúng, chúng ta có thể đặt một bức tranh mạch lạc với nhau cho Mặt trời của chính chúng ta.

Các nhà khoa học đã dành rất nhiều nỗ lực để tạo ra các mô hình tiến hóa sao. Để làm điều này, họ tập hợp các thông tin đa chiều thu được từ hàng chục triệu ngôi sao mà chúng ta đã quan sát, thêm vào rất nhiều toán học và vật lý đại diện cho các quá trình vật lý xảy ra trong những ngôi sao này và bạn thấy đó là "dự đoán chắc chắn ngã ra ngoài". Có rất nhiều cơ sở mã tiến hóa xuất sắc ngoài kia bạn có thể tìm thấy. Ví dụ, Ba Lan và cộng sự. 1998áp dụng mã tiến hóa sao cho cụm sao. Một hình vẽ từ giấy của họ được hiển thị dưới đây. Nó cho thấy một sơ đồ Độ màu của cụm sao mở M67, cùng với các dự đoán về quá trình tiến hóa của những ngôi sao đó. Tất nhiên có một số phương sai vì mọi ngôi sao không hoàn toàn giống nhau, nhưng nhìn chung, bạn có thể thấy rằng các ngôi sao theo dõi quá trình tiến hóa được dự đoán khá tốt.

Một khi bạn có một chương trình tiến hóa sao được hiệu chỉnh tốt, không quá khó để áp dụng chương trình đó cho Mặt trời của chúng ta. Sẽ có một số ẩn số và một số phương sai, ví dụ, chúng ta có thể không biết mức độ vật lý của sự mở rộng của các pha khổng lồ đỏ, nhưng chúng ta biết điều đó sẽ xảy ra.

Từ lý thuyết

Có thể tích hợp số lượng các phương trình của cấu trúc sao theo thời gian để tìm ra cách một ngôi sao sẽ phát triển. Một số "dự đoán" được thông báo cơ bản về các thuộc tính trung tâm và bề mặt của ngôi sao mô hình cần được thực hiện, nhưng khi mô hình được tạo, các lần lặp lại trong tương lai có thể sử dụng các giá trị khác nhau cho các mô hình này, làm cho mô hình ngày càng chính xác hơn cho đến khi nó tự đồng nhất .

Các phương trình được dựa trên một số giả định chính (trong đó có một lượng bằng chứng tốt). Ở đây có một ít:

• Các ngôi sao ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh gần đúng
• Năng lượng (phần lớn) được tạo ra thông qua các con đường tổng hợp hạt nhân được khám phá tốt
• Năng lượng được bảo tồn
• Có một mối quan hệ - một phương trình trạng thái - mô tả mối quan hệ toán học thông qua nhiều đại lượng chính (ví dụ: áp suất, mật độ, nhiệt độ, v.v.)

Từ thí nghiệm

Chỉ có hàng trăm tỷ ngôi sao trong Dải Ngân hà. Rõ ràng, chúng ta không biết tất cả chúng - và tàu vũ trụ Gaia sẽ chỉ quan sát (vẫn còn nhiều điều đáng kinh ngạc) một tỷ trong số chúng - nhưng chúng ta có quan sát một số ngôi sao như Mặt trời và các ngôi sao ở đâu đó dọc theo đường tiến hóa tương tự như dự đoán Mặt trời sẽ lấy. Dữ liệu từ những ngôi sao này xác nhận nhiều mô hình (trong khi cho thấy những người khác cần sửa đổi).

Nhờ so sánh nhiều lần về lý thuyết và mô phỏng với đời thực, các mô hình đã được cải tiến theo thời gian và ngày càng có nhiều bằng chứng được đưa ra để ủng hộ chúng. Luôn có sự tương tác mạnh mẽ giữa lý thuyết và thử nghiệm, và các dự đoán mô hình khớp với những gì chúng ta thấy trên bầu trời, trong khi những thứ chúng ta nhìn thấy trên bầu trời cung cấp cho chúng ta dữ liệu tốt hơn và tốt hơn để tạo ra các mô hình mới hơn, chính xác hơn.

Tóm lại. . .

. . . chúng ta có những lý thuyết tốt cho các quá trình tạo ra các ngôi sao, một trong số đó là phản ứng tổng hợp hạt nhân. Chúng ta biết rất rõ sự hợp nhất hạt nhân sẽ thay đổi các yếu tố theo thời gian và do đó thành phần của bất kỳ mẫu vật liệu nào sẽ thay đổi. Chúng ta cũng biết rằng hợp hạch là quá trình các ngôi sao quyền lực; do đó, chúng ta có thể tạo các mô hình cho thấy sự hợp nhất trong một ngôi sao sẽ khiến nó thay đổi và phát triển theo thời gian như thế nào. Những mô hình sau đó phù hợp với dữ liệu thực nghiệm.

Là tương lai khổng lồ màu đỏ của Mặt trời của chúng ta là một kết luận chắc chắn, hay chỉ là một khả năng có thể xảy ra giữa một loạt những người khác và thường được nói đến chỉ vì nó có vẻ là khả năng nhất?

Bỏ qua khả năng nhỏ bé của một ngôi sao neutron va chạm với Mặt trời của chúng ta đôi khi trong vài tỷ năm tới, vâng, đó là điều không thể tránh khỏi. Có một số tranh luận về các trường hợp biên giới như các ngôi sao có tính kim loại thấp ("kim loại" đối với nhà thiên văn học có nghĩa là bất cứ thứ gì trừ hydro hoặc helium), và các ngôi sao có khối lượng thấp hoặc cao. Mặt trời của chúng ta không rơi vào các trường hợp biên giới.