Контрольно-измерительные материалы по астрономии «Звезды. Галактики. Солнце.»


У двойника Солнца нашли потенциального двойника Земли

небесное тело может находиться в потенциально обитаемой зоне, а средняя температура поверхности при определенных условиях должна равняться пяти градусам Цельсия.

За последние 14 лет с помощью таких телескопов как «Кеплер», CoRoT и TESS астрономам удалось обнаружить более четырех тысяч планет. Большинство из них — газовые гиганты, похожие на Нептун или Юпитер, которые вращаются на относительно тесных орбитах вокруг своих звезд. Однако ученым нередко встречаются и каменистые экзопланеты, похожие на нашу Землю, причем часть из них находится в потенциально пригодной для жизни зоне, то есть там, где небесное тело получает достаточно тела, чтобы на его поверхности могла существовать жидкая вода.

Тем не менее, подавляющее число подобных Земле тел, известных астрономам сегодня, вращаются вокруг красных карликов. Красные карлики — это очень маленькие и тусклые звезды, которые имеют большую продолжительность жизни и излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне. Чтобы попасть в зону обитаемости таких светил, планеты должны обращаться вокруг них на близких расстояниях. С одной стороны, это преимущество, так как за год такой объект совершает несколько транзитов, прохождений по диску звезды, и его легче зарегистрировать и изучить, но с другой стороны, красные карлики также известны тем, что часто переживают мощные вспышки, и близость к ним может стерилизовать планеты, даже если формально условия на них подходят для жизни. Поэтому гораздо больший интерес с этой точки зрения представляют небесные тела у двойников Солнца.

Рене Хеллер (René Heller) из Института исследования Солнечной системы Общества Макса Планка вместе с коллегами изучил архивные данные телескопа «Кеплер» о звезде Kepler-160, удаленной от нас на 3 тысячи световых лет. Она находилась в поле зрения инструмента с 2009 по 2013 год. Радиус Kepler-160 равен 1,1 солнечного, а эффективная температура его поверхности меньше, чем у нашего светила, всего на 300 градусов Цельсия. Кроме того, у звезд также похожая светимость, что делает их почти «близнецами».

В прошлом у Kepler-160 было открыто две планеты: Kepler-160c и Kepler-160b. Обе они намного больше Земли и вращаются на тесных орбитах вокруг светила. Однако группа Хеллера заметила, что во времени транзитов Kepler-160c наблюдаются существенные отклонения, что могло бы объясняться наличием других небесных тел в системе и влиянием их гравитации. Чтобы проверить свое предположение, исследователи разработали новый алгоритм для регистрации даже небольших изменений в кривой блеска звезды (что важно при поиске маленьких планет на больших расстояниях), а также провели симуляцию изменения яркости звезды в случае присутствия еще одной планеты.

Данные показали, что вокруг Kepler-160 может вращаться еще две планеты, и одна из них, получившая название KOI-456.04, должна иметь массу 1,9 земных. Орбитальный период небесного тела составляет 378 дней, что близко к длительности года на нашей планете, и на ее поверхность падает почти столько же излучения. Кроме того, оно расположено в потенциально обитаемой зоне, а сама звезда светит преимущественно в видимом диапазоне электромагнитного спектра.

Сравнение Земли и KOI-456.04

MPS / René Heller

Поделиться

Сравнение типичной планеты размером с Нептун у типичной «кеплеровской» звезды и типичной землеподобной планеты в зоне обитаемости у красного карлика

MPS / René Heller

Поделиться

По мнению ученых, условия на поверхности KOI-456.04 могут напоминать земные, но только при условии, что газовая оболочка небесного тела не слишком массивна и не похожа на нашу. Если атмосфера кандидата в планеты наполнена инертными газами и в ней наблюдается умеренный парниковый эффект, то средняя температура поверхности двойника Земли может составлять пять градусов Цельсия, что на десять градусов меньше средней температуры нашей планеты.

Однако в настоящее время нельзя полностью исключить тот вариант, что KOI-456.04 является статистической случайностью или систематической ошибкой измерений. По оценкам авторов работы, открытый ими сигнал может принадлежать планете с вероятностью 85 процентов, в то время как для того, чтобы признать кандидата в экзопланеты реальным объектом, вероятность должна составлять 99 процентов. Возможно, в будущем астрономам удастся проверить достоверность открытия, например в рамках миссии PLATO Европейского космического агентства.

Недавно астрономы сообщили об обнаружении еще одной похожей на Землю планеты, упущенной «Кеплером». Из всех известных сегодня она больше всего похожа на нашу по размерам и расчетной температуре.

Кристина Уласович

Категории подобия[ | ]

Можно выделить три категории звёзд, подобных Солнцу, которые отражают эволюцию астрономических наблюдательных технологий. Вначале звёзды солнечного типа были наиболее похожими звёздами, которые можно было определить. Затем по мере развития техники и наблюдательных технологий, когда стало можно получать больше весьма важных деталей, таких как: светимость, температура, металличность и т. д., была выделена следующая категория — звезда-аналог Солнца. В настоящее время существует возможность находить звёзды — практически полные двойники Солнца[1].

Звёзды солнечного типа[ | ]

Солнце (слева) по сравнению с аналогичной, но немного меньшей и менее активной Тау Кита (справа).
Эти звёзды в широком смысле похожи на Солнце. Они лежат на главной последовательности, их показатель цвета B-V находится между 0,48 и 0,8 (у Солнца этот показатель 0,65). В качестве альтернативы можно использовать спектр и тогда в звёзды солнечного типа можно включать жёлтые и оранжевые карлики, у которых показатель цвета B-V находится между 0,5 и 1,0. Таким образом, в эту категорию может попасть примерно 10 % всех звёзд и тем самым можно установить верхнюю границу количества звёзд, более или менее похожих на Солнце. Звёзды солнечного типа показывают весьма неплохую корреляцию между скоростью их вращения и активностью хромосферы (это можно определить по спектральной линии кальция), а также корональной активности (определяется по рентгеновскому излучению). Также по скорости вращения и магнитной активности, которая проявляется в течение всей жизни звезды, можно оценивать их возраст[2]. В своей работе Мамачек (Mamajek) и Хиллебрандт (Hillenbrand) в 2008 оценили возраст 108 звёзд солнечного типа (F8V-K2V), находящихся на главной последовательности в радиусе 16 парсек от Солнца, основываясь на анализе их хромосферной активности, исследуя эмиссионные линии H и K кальция.

В следующей таблице показан пример звёзд солнечного типа в пределах 50 световых лет, на основе текущих измерений.
Пример звёзд солнечного типа

НазваниеКоординаты[3]Рас- стояние[3] (св.г.)Спектральный класс[3]Темпера- тура (K)Метал- личность (%)Прим.
Прямое восхождениеСклонение
Эпсилон Эридана03ч 32м 55,8с−09° 27′ 29,7″10,5K2V5,15349-65[4]
Тау Кита01ч 44м 04,1с−15° 56′ 15″11,9G8V5,34430[5]
40 Эридана A04ч 15м 16,3с−07° 39′ 10″16,5K1V5,12648[5]
82 Эридана03ч 19м 55,7с−43° 04′ 11.2″19,8G8V5,33830[6]
Дельта Павлина20ч 08м 43,6с−66° 10′ 55″19,9G8IV5,604240[4]
HR 772220ч 15м 17,4с−27° 01′ 59″28,8K0V5,16691[4]
Глизе 86 A02ч 10м 25,9с−50° 49′ 25″35,2K1V5,16357[5]
54 Рыб00ч 39м 21,8с+21° 15′ 02″36,1K0V5,129154[6]
V538 Возничего05ч 41м 20,3с+53° 28′ 51,8″39,9K1V3,500-5,00058[6]
HD 1441202ч 18м 58,5с−25° 56′ 45″41,3G5V5,43234[6]
HD 17205118ч 38м 53,4с−21° 03′ 07″42,7G5V5,61047[6]
72 Геркулеса17ч 20м 39,6с+32° 28′ 04″46,9G0V5,66242[6]
HD 19676120ч 40м 11,8с−23° 46′ 26″46,9G8V5,41549[4]
Ню2 Волка15ч 21м 48,1с−48° 19′ 03″47,5G4V5,66446[4]

Особенности звёзд спектральных классов F, G и К[ | ]

Спектральная классификация звёзд Морган-Кинана. Наиболее распространённый тип звёзд во Вселенной — М-карлики, 76 %. Наше Солнце относится к G-классу (G2V) и имеет возраст 4,6 миллиарда лет. Оно более массивно, чем 95 % всех звёзд во Вселенной. Только 7,6 % звёзд являются карликами G-класса
Спектральный класс Солнца — G2[7].

Спектральный классАбсолютная звёздная величинаТемпература поверхности (Кельвин);Болометрическая светимостьМасса (в массах Солнца)Радиус (в радиусах Солнца)Светимость (в светимостях Солнца)Обитаемая зона (а. е.)Время жизни (млн лет)
F0+2,7272006,501,6001,6406,382,551600
F2+3,1768904,301,5201,4604,142,071760
F5+3,4964403,201,4001,4403,001,793440
F8+3,9462002,101,1901,2601,931,456880
G0+4,3160301,501,0501,1301,361,229180
G2+4,6558601,100,9981,0200,971,0510 100
G5+5,0157700,790,9200,8930,690,8914 000
G8+5,2055700,660,8420,8750,560,8117 900
K0+5,6952500,420,7900,7860,340,6521 100
K1+5,8350800,370,7660,7880,280,61>25 000
K2+6,0949000,290,7420,7500,210,54>25 000
K3+6,2147300,260,7180,7620,180,51>25 000
K4+6,5545900,190,6940,6920,120,43>>25 000
K5+6,8143500,150,6700,6840,0820,39>>25 000
K7+7,2540600,100,6060,6410,0420,32>>25 000

Звезда-аналог Солнца[ | ]

Эти звёзды с точки зрения фотометрии подобны Солнцу, имея следующие характеристики:

  • температура отличается от солнечной не более чем на 500 градусов (то есть, находится в пределах от 5200 до 6300 K)
  • металличность составляет 50-200 % от солнечной, и это подразумевает, что звезда может иметь или имела протопланетный диск, из которого сформировались или могут сформироваться планеты
  • звезда не имеет компаньона, или, по крайней мере, близкого компаньона (с орбитальным периодом меньше 10 дней), так как в противном случае он мог бы стимулировать нежелательную звёздную активность.

Ниже приведён список звёзд, удалённых от Солнца не более чем на 50 световых лет и отвечающих этим критериям.

НазваниеJ2000.0 Координаты[3]Рас- стояние[3] (св.г.)Спектр[3]Темпера- тура (K)Мета- личностьПрим.
Прямое восхождениеСклонение
Альфа Центавра A14ч 39м 36.5с−60° 50′ 02″4.37G2V5,847+0.24[8]
Альфа Центавра B14ч 39м 35.0с−60° 50′ 14″4.37K1V5,316+0.25[8]
70 Змееносца A18ч 05м 27.3с+02° 30′ 00″16.6K0V5,314−0.02[9]
Сигма Дракона19ч 32м 21.6с+69° 39′ 40″18.8K0V5,297−0.20[10]
Эта Кассиопеи A00ч 49м 06.3с+57° 48′ 55″19.4G0V5,941−0.17[11]
107 Рыб01ч 42м 29.8с+20° 16′ 07″24.4K1V5,242−0.04[6][12]
Бета Гончих Псов12ч 33м 44.5с+41° 21′ 27″27.4G0V5,930−0.30[6]
61 Девы13ч 18м 24.3с−18° 18′ 40″27.8G5V5,558−0.02[4]
Дзета Тукана00ч 20м 04.3с–64° 52′ 29″28.0F9.5V5,956−0.14[5]
Хи 1 Ориона A05ч 54м 23.0с+20° 16′ 34″28.3G0V5,902−0.16[6]
Бета Волос Вероники13ч 11м 52.4с+27° 52′ 41″29.8G0V5,970−0.06[6]
HR 4523 A11ч 46м 31.1с–40° 30′ 01″30.1G5V5,629−0.29[4]
61 Большой Медведицы11ч 41м 03.0с+34° 12′ 06″31.1G8V5,483−0.12[6]
HR 4458 А11ч 34м 29.5с–32° 49′ 53″31.1K0V5,629−0.29[4]
HR 51101ч 47м 44.8с+63° 51′ 09″32.8K0V5,333+0.05[6]
Альфа Столовой Горы06ч 10м 14.5с–74° 45′ 11″33.1G5V5,594+0.10[5]
Дзета1 Сетки03ч 17м 46.2с−62° 34′ 31″39.5G3-5V5,733−0.22[5]
Дзета2 Сетки03ч 18м 12.8с−62° 30′ 23″39.5G2V5,843−0.23[5]
55 Рака08ч 52м 35.81с+28° 19′ 51″40.3G8V5,235+0.25[11]
HD 6983008ч 18м 23.9с−12° 37′ 56″40.6K0V5,410−0.03[5]
HD 1030701ч 41м 47.1с+42° 36′ 48″41.2G1.5V5,848−0.05[6]
HD 14751316ч 24м 01.3с−39° 11′ 35″42.0G1V5,858+0.03[4]
58 Эридана04ч 47м 36.3с−16° 56′ 04″43.3G3V5,868+0.02[5]
Ипсилон Андромеды A01ч 36м 47.8с+41° 24′ 20″44.0F8V6,212+0.13[5]
HD 211415 А22ч 18м 15.6с–53° 37′ 37″44.4G1-3V5,890−0.17[5]
47 Большой Медведицы10ч 59м 28.0с+40° 25′ 49″45.9G1V5,954+0.06[5]
Альфа Печи A03ч 12м 04.3с−28° 59′ 21″46.0F6V6,275−0.19[5]
Пси Змеи A15ч 44м 01.8с+02° 30′ 55″47.9G5V5,636−0.03[6]
HD 8411709ч 42м 14.4с–23° 54′ 56″48.5F8V6,167−0.03[5]
HD 439100ч 45м 45.6с–47° 33′ 07″48.6G3V5,878−0.03[5]
20 Малого Льва10ч 01м 00.7с+31° 55′ 25″49.1G3V5,741+0.20[6]
Ню Феникса01ч 15м 11.1с–45° 31′ 54″49.3F8V6,140+0.18[5]
51 Пегаса22ч 57м 28.0с+20° 46′ 08″50.9G2.5IVa5,804+0.20[5]

Двойники Солнца[ | ]

Эти звёзды ещё более похожи на Солнце, отвечая ещё более строгим критериям:

  • температура отличается от солнечной не более чем на 50 градусов (то есть находится в пределах от 5720 до 5830 K)
  • металличность составляет 89-112 % от солнечной, подразумевая, что в протопланетном диске было столько же пыли, пригодной для формирования планет
  • отсутствие какого-либо компаньона
  • возраст, отличающийся от солнечного не более чем на 1 миллиард лет (то есть в пределах от 3,5 до 5,6 млрд лет)

Под эти критерии подходят следующие звёзды (Солнце добавлено для сравнения):

НазваниеКоординаты[3]Рас- стояние[3] (св.г.)Спект- ральный класс[3]Темпера- тура (K)Мета- личность (%)Возраст (млрд лет)Прим.
Прямое восхождениеСклонение
Солнце0,00G2V5,7781004,6[13]
Бета Гончих Псов12ч 33м 44,5с+41° 21′ 26,9″27,4G0V6.045705,3[14]
18 Скорпиона16ч 15м 37,3с–08° 22′ 06″45,1G2Va5835102,53,4[14]
HD 15024816ч 41м 49.8с–45° 22′ 07″88G25,750836.2[15]
HD 11793913ч 34м 32.55с–38° 54′ 26.0″98G45,730736.1[15]
37 Близнецов06ч 55м 18,6с+25° 22′ 32,5″56,3G0V6024665,5[14]
HD 16459518ч 00м 38.9с+29°° 34′ 19″91G25810874,5[14]
HD 4459406ч 20м 06,1с-48° 44′ 27,9″83,4G4V56801554,6[14]
HD 13857315ч 32м 43,7с+10° 58′ 06″101G5IV-V571093,37,8[16]
HD 14209315ч 52м 00,6с+15° 14′ 09″70G2V5841985,0[16]
HD 7133408ч 25м 49.5с−29° 55′ 50″124G2,5V5,701848.1[17]
HD 19503420ч 28м 11,8с+22° 07′ 44″92G55779992,9[18]
HD 9861811ч 21м 29,1с+58° 29′ 04″126G5V58511014,7[14]
HD 14343616ч 00м 18,8с+00° 08′ 13″141G057681003,8[16]
HD 12935714ч 41м 22,4с+29° 03′ 32″154G2V5749998,2[16]
HD 13360015ч 05м 13,2с+06° 17′ 24″171G058081016,3[14]
HD 10136411ч 40м 28,5с+69° 00′ 31″217G5V5783100,54,7[14][19]
HIP 1191502ч 33м 49.02с-19° 36′ 42.5″190G5V5760874.1[20]
HIP 5694811ч 40м 28.5с+69° 00′ 31″208G5V5,795100,93.5[14][19]
HIP 10215220ч 41м 54.6с–27° 12′ 57″250G3V5,72394,28.2[21]
Kepler-45219ч 44м 00.89с+44° 16′ 39.2″1400G2V5,757263,06.0[22]
YBP119408ч 51м 00.8с+11° 48′ 53″2934G5V5,780111,2~ 4.2[23]

Самым точным двойником Солнца на 2007 год являлась звезда HIP 56948 (созвездие Дракона). Её масса составляет 0,994±0,004 M☉, радиус — 1,14 R☉, светимость — 1,35 L☉, температура — 5747,9 K, возраст — 3,5 млрд лет. Расстояние до звезды — 208±9 св. лет (64±3 парсека). Главное, что она похожа на Солнце по содержанию лития, как и звезда HD 133600, которая на 1,5 млрд лет старше Солнца. Масса HD 133600 составляет 1,00±0,03 M☉, температура — 5808 K.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: