Масовият пренос, загубата на тегло и магнитната нестабилност
Реалните процеси в звездата са свързани с непрекъснато преобразуване на маса в енергия, съгласно известното уравнение за еквивалентност на Айнщайн. Всяка секунда около 600 милиона тона водород се превръщат в приблизително 596 милиона тона хелий. Разликата от около 4 милиона тона маса се конвертира директно в лъчиста енергия. Въпреки че четири милиона тона в секунда звучи като огромно количество, за мащабите на Слънцето това е незначителна величина. За целия си досегашен живот от близо 4,6 милиарда години Слънцето е загубило едва малка фракция от един процент от общата си маса в резултат на термоядрения синтез и слънчевия вятър.
Противно на популярните опасения, слънчевите изригвания и короналните изхвърляния на маса (CME), които понякога засягат земната магнитосфера и комуникации, нямат нищо общо с процесите в ядрото. Това са повърхностни или конвективни явления, задвижвани от преструктурирането на слънчевото магнитно поле във външните слоеве (фотосферата и хромосферата). Енергията на тези изригвания е резултат от магнитно повторно свързване (reconnection) – процес, при който усуканите линии на магнитното поле се късат и пренареждат, освобождавайки натрупаната плазмена енергия. Тези събития са грандиозни за мащабите на Земята, но за самото Слънце представляват флуктуации по повърхността, които по никакъв начин не засягат фундаменталната стабилност на термоядрения процес в дълбочина.
Данните от хелиосеизмологията – науката, която изучава разпространението на акустичните вълни през слънчевия интериор – потвърждават с изключителна точност настоящите теоретични модели. Анализът на закъсненията и профилите на звуковите вълни, преминаващи през звездата, показва ясна граница между ядрото, зоната на лучист пренос и конвективната зона. Няма никакви индикации за плътностни или температурни аномалии, които биха могли да нарушат гравитационното равновесие в следващите няколко милиарда години.
Еволюционният финал: Защо няма да има супернова
Термодинамичната стабилност на Слънцето обаче не е вечна, а е ограничена от наличното водородно гориво в ядрото. След около 5 милиарда години водородът в централната зона ще се изчерпи. Хелиевото ядро, което ще остане, няма да може да поддържа ядрен синтез при настоящите температури и ще започне да се свива под действието на гравитацията. Това свиване ще повиши температурата около ядрото и ще задейства водороден синтез в тънък слой около него, което от своя страна ще доведе до огромно разширяване на външните слоеве на звездата.
Слънцето ще навлезе във фазата на червен гигант, поглъщайки вътрешните планети, включително вероятно и Земята. В крайна сметка температурата в сгъстеното хелиево ядро ще достигне около 100 милиона келвина, задействайки трипъл-алфа процеса, при който хелият започва да се слива в въглерод и кислород. Но дори и тогава няма да настъпи катастрофална експлозия от типа на супернова. За да експлодира една звезда като супернова (чрез гравитационен колапс или термоядрен детонационен механизъм), тя трябва да има маса поне 8 пъти по-голяма от слънчевата.
Слънцето просто няма необходимата маса, за да преодолее налягането на дегенерираните електрони и да колапсира до неутронна звезда или черна дупка. Вместо това, след краткия си етап като червен гигант, то постепенно ще изхвърли външните си обвивки, образувайки планетарна мъглявина, а в центъра ще остане бавно изстиващо бяло джудже с размерите на Земята, съставено предимно от въглерод и кислород.
Архивните данни от наблюденията на подобни слънчевоподобни звезди в Млечния път показват, че този сценарий е стандартната траектория за обекти от този спектрален клас (G2V). Бавната скорост на първичния протон-протонен синтез, съчетана с авторегулиращия се гравитационен термостат, гарантира, че Слънцето ще продължи да работи в сегашния си предсказуем режим без внезапни експлозивни скокове още милиарди години. Изследванията на слънчевите неутрино, проведени в съоръжения като Borexino в Италия, окончателно затвориха теоретичните пробойни от миналото, потвърждавайки пълното съответствие между теорията за бавния ядрен синтез и реално отделяната топлинна енергия.
