暗い太陽のパラドックス
暗い太陽のパラドックス (くらいたいようのパラドックス、) は、初期の地球に液体の水が存在していたことと、天文学的な観点からは初期の太陽の光度は現在の 70% しかなく暗かったと予想されることの間に存在する矛盾である。暗い若い太陽のパラドックスと呼ばれることもある。この問題は、1972年に天文学者のカール・セーガンと George Mullen によって提起された。
太陽系の形成と進化
水素の燃焼によって、太陽の核の質量は徐々に現在の太陽の質量の45%まで増加する。この時点では、密度と温度はヘリウムが核融合して炭素が生成するほどに高くなっており、ヘリウムフラッシュ現象が起こって、現在の250倍の半径から11倍にまで縮む。結果として、光度は現在の約3000から54倍にまで減少し、表面温度も4700Kまで上昇する。太陽は極水平分枝星になって、核では水素ではなくヘリウムを安定的に燃やすようになる。ヘリウムを燃料とする段階は1億年ほど続く。その後再び水素とヘリウムを燃料にするようになって2度目の膨張が生じ、漸近巨星分枝星になる。この段階では、光度は再び上昇し、現在の2090%、温度は3500Kになる。この段階は約3000万年続く。その後10万年は、残った物質を宇宙空間にばらまきながら惑星状星雲になる。放出される物質の中には、核反応で生じたヘリウムと炭素が含まれ、将来の恒星形成の材料になる。
太陽は比較的質量が小さいため、超新星爆発が起こらない比較的平和な過程で進むと考えられる。仮に太陽風の速度が増しても惑星を破壊する程にはならないが、太陽の質量の喪失が残った惑星の軌道を変え、惑星同士が衝突したり、太陽系から弾き出されたり、潮汐力で引き裂かれたりする可能性はある。その後、太陽の残った部分は、太陽質量の54%程度で半径は地球程度の非常に密度の高い白色矮星になる。当初、白色矮星は現在の太陽の100倍の明るさを持つ。フェルミ縮退した炭素と酸素から構成されるが、これらが核融合を起こす程には温度が上がらない。そのため白色矮星となった太陽は徐々に冷え、暗くなっていく。