Звезды солнечного типа , солнечные аналоги (также аналоги ) и солнечные близнецы — это звезды , которые особенно похожи на Солнце . Звездная классификация представляет собой иерархию, в которой солнечный близнец наиболее похож на Солнце, за ним следует солнечный аналог, а затем солнечный тип. [1] Наблюдения за этими звездами важны для лучшего понимания свойств Солнца по отношению к другим звездам и обитаемости планет. [2]
По сходству с Солнцем
Определение трех категорий по их сходству с Солнцем отражает эволюцию астрономических методов наблюдения. Первоначально солнечный тип был самым близким, который можно было определить по сходству с Солнцем. Позже, более точные методы измерения и усовершенствованные обсерватории позволили повысить точность ключевых деталей, таких как температура, что позволило создать солнечную аналоговую категорию для звезд, которые были особенно похожи на Солнце. Еще позже, постоянное улучшение точности позволило создать категорию солнечных близнецов для почти идеальных совпадений. [ необходима цитата ]
Сходство с Солнцем позволяет проверять полученные величины, такие как температура, которая выводится из индекса цвета, по отношению к Солнцу, единственной звезде, температура которой достоверно известна. Для звезд, которые не похожи на Солнце, эта перекрестная проверка невозможна. [1]
Солнечный тип
Эти звезды в целом похожи на Солнце. Это звезды главной последовательности с цветом B−V между 0,48 и 0,80, у Солнца цвет B−V составляет 0,65. В качестве альтернативы можно использовать определение, основанное на спектральном типе , например, от F8V до K2V , что будет соответствовать цвету B−V от 0,50 до 1,00. [1] Это определение подходит примерно 10% звезд, поэтому список звезд солнечного типа будет довольно обширным. [3]
Звезды солнечного типа демонстрируют высококоррелированное поведение между их скоростями вращения и их хромосферной активностью (например, излучение линий кальция H и K) и корональной активностью (например, рентгеновское излучение) [4] Поскольку звезды солнечного типа замедляют вращение в течение своей жизни на главной последовательности из-за магнитного торможения , эти корреляции позволяют вывести грубый возраст. Мамаек и Хилленбранд (2008) [5] оценили возраст 108 звезд главной последовательности солнечного типа (F8V–K2V) в пределах 52 световых лет (16 парсеков) от Солнца на основе их хромосферной активности (измеренной с помощью линий излучения Ca, H и K). [ необходима ссылка ]
В следующей таблице показана выборка звезд солнечного типа в пределах 50 световых лет, которые почти удовлетворяют критериям солнечных аналогов (цвет B−V между 0,48 и 0,80), основанных на текущих измерениях (Солнце указано для сравнения):
Аналог солнечной батареи
Эти звезды фотометрически подобны Солнцу и обладают следующими качествами: [1]
Температура в пределах 500 К от температуры Солнца (от 5278 до 6278 К)
Металличность составляет 50–200% (± 0,3 dex) от металличности Солнца, что означает, что протопланетный диск звезды должен был иметь аналогичное количество пыли, из которой могли образоваться планеты.
Отсутствие близкого спутника (орбитальный период десять дней или меньше), поскольку такой спутник стимулирует звездную активность.
Аналоги Солнца, не соответствующие более строгим критериям солнечного двойника, включают в себя, в пределах 50 световых лет и в порядке увеличения расстояния (Солнце приведено для сравнения):
Солнечный близнец
На сегодняшний день не найдено ни одного солнечного близнеца, который бы точно соответствовал Солнцу. [48] Однако есть некоторые звезды, которые очень близки к идентичности Солнцу, и именно их члены астрономического сообщества считают солнечными близнецами. Точным солнечным близнецом была бы звезда G2V с температурой поверхности 5778 К, возрастом 4,6 миллиарда лет, с правильной металличностью и изменением солнечной светимости на 0,1% . [49] Звезды возрастом 4,6 миллиарда лет находятся в наиболее стабильном состоянии. Правильная металличность, радиус , химический состав, вращение , магнитная активность и размер также очень важны для низкого изменения светимости. [50] [51] [52] [53]
Звезды ниже больше похожи на Солнце и обладают следующими качествами: [1]
Температура в пределах 50 К от температуры Солнца (5728–5828 К) [a] (в пределах 10 К от Солнца (5768–5788 К)).
Металличность составляет 89–112% (± 0,05 dex ) от металличности Солнца, что означает, что в пропладе звезды было бы почти такое же количество пыли для формирования планет.
Нет звездного компаньона, поскольку само Солнце является одиночной звездой.
Возраст в пределах 1 миллиарда лет от возраста Солнца (от 3,6 до 5,6 млрд лет)
Другие параметры Солнца: [54]
Солнце совершает один оборот вокруг своей оси примерно за 27 дней или 1,997 километра (1,241 мили) в секунду.
Радиус Солнца составляет 700 000 километров (430 000 миль).
Химический состав Солнца по массе: водород (73,4%); гелий (25%); углерод (0,2%); азот (0,09%); кислород (0,80%); неон (0,16%); магний (0,06%); кремний (0,09&); сера (0,05%); железо (0,003%). [55]
Ниже приведены известные звезды, которые наиболее близки к удовлетворению критериев солнечного двойника. Солнце приведено для сравнения. Выделенные поля находятся вне диапазона солнечного двойника. Звезда могла быть отмечена как солнечный двойник в прошлом, но скорее является солнечным аналогом.
Некоторые другие звезды иногда упоминаются как кандидаты в близнецы Солнца, такие как: Beta Canum Venaticorum ; однако у нее слишком низкая металличность (−0,21) для близнеца Солнца. 16 Cygni B иногда упоминается как близнец, но она является частью тройной звездной системы и очень стара для близнеца Солнца — 6,8 млрд лет. Два кандидата в братья Солнца (схожий возраст, металличность (−0,113) и кинематика) — это Gaia DR2 1927143514955658880 и 1966383465746413568. [85]
По потенциальной обитаемости
Другой способ определения солнечного близнеца — это «habstar» — звезда с качествами, которые считаются особенно гостеприимными для планеты, на которой может существовать жизнь. Рассматриваемые качества включают изменчивость, массу, возраст, металличность и близких компаньонов. [86] [b]
Требование, чтобы звезда оставалась на главной последовательности в течение по крайней мере 0,5–1 млрд лет, устанавливает верхний предел приблизительно в 2,2–3,4 солнечных масс, что соответствует самому горячему спектральному классу A0 - B7V . Такие звезды могут быть в 100 раз ярче Солнца. [86] [89] Жизнь, подобная тихоходкам (из-за потока ультрафиолета), потенциально могла бы выживать на планетах, вращающихся вокруг таких горячих звезд, как B1V, с массой 10 M☉ и температурой 25 000 К, со временем жизни на главной последовательности около 20 миллионов лет. [c]
Непеременность в идеале определяется как переменность менее 1%, но 3% — это практический предел из-за ограничений в доступных данных. Изменение в освещенности в обитаемой зоне звезды из-за звезды-компаньона с эксцентричной орбитой также вызывает беспокойство. [51] [52] [86] [53]
Планеты земной группы в многозвездных системах, содержащих три или более звезд, вряд ли будут иметь стабильные орбиты в долгосрочной перспективе. Стабильные орбиты в двойных системах принимают одну из двух форм: орбиты S-типа (спутниковые или околозвездные) вокруг одной из звезд и орбиты P-типа (планетарные или околозвездные) вокруг всей двойной пары. Эксцентричные Юпитеры также могут нарушать орбиты планет в обитаемых зонах. [86]
Для образования земной планеты, подобной Земле, требуется металличность не менее 40% солнечной ([Fe/H] = −0,4). Высокая металличность тесно связана с образованием горячих юпитеров , но они не являются абсолютными преградами для жизни, поскольку некоторые газовые гиганты оказываются на орбите в пределах обитаемой зоны и потенциально могут содержать луны, подобные Земле. [86]
Одним из примеров такой звезды является HD 70642 [90] , G5V, с температурой 5533 К, но она намного моложе Солнца, ее возраст составляет 1,9 миллиарда лет. [91]
Другим таким примером может служить HIP 11915 , планетная система которой содержит планету, похожую на Юпитер, вращающуюся на таком же расстоянии, что и планета Юпитер в Солнечной системе. [92] Чтобы усилить сходство, звезда относится к классу G5V, имеет температуру 5750 К, массу и радиус, подобные Солнцу, и всего на 500 миллионов лет моложе Солнца. Таким образом, обитаемая зона будет простираться в той же области, что и зона в Солнечной системе, около 1 а.е. Это позволило бы планете, похожей на Землю, существовать около 1 а.е. [93]
^ Истинные солнечные близнецы, как отметила обсерватория Лоуэлла, должны иметь температуру в пределах ~10 К от температуры Солнца. Институт космических телескопов, обсерватория Лоуэлла, в 1996 году отметил, что можно измерить температуру с точностью ~10 К. Температура ~10 К сводит список солнечных близнецов почти к нулю, поэтому для диаграммы используется ±50 К. [2]
^ Habstar или обитаемость в настоящее время определяется как область, например, планета или луна, где жидкая вода может существовать в течение по крайней мере короткого периода времени. [87] [88]
^ Сверхгигант и последующая сверхновая и нейтронная звезда (из-за массы >8 M ☉ ), вероятно, уничтожили бы жизнь в конце жизни звезды B1V.
Ссылки
^ abcde Soderblom, David R.; King, Jeremy R. (1998). "Звезды солнечного типа: основная информация об их классификации и характеристике". В Jeffrey C. Hall (ред.). Solar Analogs: Characteristics and Optimum Candidates . Второй ежегодный осенний семинар обсерватории Лоуэлла – 5–7 октября 1997 г. Обсерватория Лоуэлла. стр. 41–60. Bibcode : 1998saco.conf...41S.
^ ab Дэвид Р. Содерблом и Джереми Р. Кинг (1998). "Звезды солнечного типа: основная информация об их классификации и характеристике". Научный институт космического телескопа . Обсерватория Лоуэлла: 41. Bibcode : 1998saco.conf...41S . Получено 30 сентября 2016 г.
^ Балюнас, СЛ; Донахью, РА; Вскоре, Дж. Х.; Хорн, Дж. Х.; Фрейзер, Дж.; Вудард-Эклунд, Л.; Брэдфорд, М.; Рао, Л.М.; Уилсон, О.К.; Чжан, Ц. (1 января 1995 г.). «Хромосферные вариации звезд главной последовательности». Астрофизический журнал, Часть 1 . 438 (1) – через ntrs.nasa.gov.
^ EE Mamajek; LA Hillenbrand (2008). "Улучшенная оценка возраста карликов солнечного типа с использованием диагностики активности и вращения". Astrophysical Journal . 687 (2): 1264. arXiv : 0807.1686 . Bibcode :2008ApJ...687.1264M. doi :10.1086/591785. S2CID 27151456.
^ abcdefghi "Астрономическая база данных SIMBAD". СИМБАД . Центр астрономических исследований Страсбурга . Проверено 14 января 2009 г.
^ abc Williams, DR (2004). "Sun Fact Sheet". NASA . Получено 23.06.2009 .
^ Альфа Центавра A в SIMBAD — Идентификаторы — Библиография — Изображение.
^ Ван Лиувен, Ф. (2007). «Проверка новой редукции Hipparcos». Астрономия и астрофизика . 474 (2): 653–664. arXiv : 0708.1752 . Bibcode : 2007A&A...474..653V. doi : 10.1051/0004-6361:20078357. S2CID 18759600.
^ Уилкинсон, Джон (2012). «Солнце и звезды». Новые глаза на Солнце . Вселенная астрономов. стр. 219–236. doi :10.1007/978-3-642-22839-1_10. ISBN978-3-642-22838-4. ISSN 1614-659X.
^ Thévenin, F.; Provost, J.; Morel, P.; Berthomieu, G.; Bouchy, F.; Carrier, F. (2002). "Астросейсмология и калибровка двойной системы альфа Центавра". Astronomy & Astrophysics . 392 : L9. arXiv : astro-ph/0206283 . Bibcode :2002A&A...392L...9T. doi :10.1051/0004-6361:20021074. S2CID 17293259.
^ EE Mamajek; LA Hillenbrand (2008). «Улучшенная оценка возраста карликов солнечного типа с использованием диагностики активности и вращения». Astrophysical Journal . 687 (2): 1264–1293. arXiv : 0807.1686 . Bibcode :2008ApJ...687.1264M. doi :10.1086/591785. S2CID 27151456.
^ Boyajian, Tabetha S.; et al. (август 2008 г.). «Угловые диаметры субкарлика G μ Cassiopeiae A и карликов K s Draconis и HR 511 по интерферометрическим измерениям с массивом CHARA». The Astrophysical Journal . 683 (1): 424–432. arXiv : 0804.2719 . Bibcode :2008ApJ...683..424B. doi :10.1086/589554. S2CID 8886682.
^ «Изменчивость солнечной активности и земной климат — NASA Science». science.nasa.gov .
^ «Изменчивость солнечной активности и земной климат — NASA Science». science.nasa.gov .
^ Махди, Д.; Субиран, К.; Бланко-Куаресма, С.; Чемин, Л. (1 марта 2016 г.). «Солнечные близнецы в архиве ЭЛОДИ». Астрономия и астрофизика . 587 : А131. arXiv : 1601.01599 . Бибкод : 2016A&A...587A.131M. doi : 10.1051/0004-6361/201527472 – через www.aanda.org.
^ ab "Калькулятор звездной светимости". astro.unl.edu .
^ ab Влияние солнечной изменчивости на климат Земли: отчет о семинаре. National Academies Press. 12 ноября 2012 г. doi : 10.17226/13519. ISBN978-0-309-26564-5.
^ ab "Большинство близнецов Земли не идентичны и даже не близки! | ScienceBlogs". scienceblogs.com .
^ "15.1 Структура и состав Солнца". 23 января 2017 г. – через pressbooks.online.ucf.edu.{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
^ Бьярне Розенкильде Йоргенсен, «Проблема G-карликов: анализ нового набора данных», Astronomy & Astro Physics 363, ноябрь 2000 г., 947.
^ abc Мелендес, Хорхе; Рамирес, Иван (ноябрь 2007 г.). «HIP 56948: Солнечный близнец с низким содержанием лития». The Astrophysical Journal . 669 (2): L89–L92. arXiv : 0709.4290 . Bibcode :2007ApJ...669L..89M. doi :10.1086/523942. S2CID 15952981.
^ abcde Porto de Mello, GF; da Silva, R.; da Silva, L. & de Nader, RV (март 2014 г.). "Фотометрическое и спектроскопическое исследование солнечных двойных звезд в пределах 50 парсеков от Солнца; I. Атмосферные параметры и цветовое сходство с Солнцем". Астрономия и астрофизика . 563 : A52. arXiv : 1312.7571 . Bibcode :2014A&A...563A..52P. doi :10.1051/0004-6361/201322277. S2CID 119111150.
^ HD 150248 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 164595 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 195034 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Такеда, Ёити; Тадзицу, Акито (2009). «Высокодисперсионное спектроскопическое исследование солнечных близнецов: HIP 56948, HIP 79672 и HIP 100963». Публикации Астрономического общества Японии . 61 (3): 471–478. arXiv : 0901.2509 . Bibcode : 2009PASJ...61..471T. doi : 10.1093/pasj/61.3.471.
^ HD 117939 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 138573 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Махди, Д. и др. (март 2016 г.), «Солнечные близнецы в архиве ELODIE», Astronomy & Astrophysics , 587 : 9, arXiv : 1601.01599 , Bibcode : 2016A&A...587A.131M, doi : 10.1051/0004-6361/201527472, S2CID 119205608, A131.
^ HD 71334 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Карлос, Марилия; Ниссен, Пол Э.; Мелендес, Хорхе (2016). «Корреляция между содержанием лития и возрастом солнечных звезд-близнецов». Астрономия и астрофизика . 587 : A100. arXiv : 1601.05054 . Bibcode : 2016A&A...587A.100C. doi : 10.1051/0004-6361/201527478. S2CID 119268561.
^ HD 98649 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 143436 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ ab King, Jeremy R.; Boesgaard, Ann M.; Schuler, Simon C. (ноябрь 2005 г.). "Keck HIRES Spectroscopy of Four Candidate Solar Twins". The Astronomical Journal . 130 (5): 2318–2325. arXiv : astro-ph/0508004 . Bibcode : 2005AJ....130.2318K. doi : 10.1086/452640. S2CID 6535115.
^ HD 129357 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 133600 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ HD 186302 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Адибекян, В.; и др. (ноябрь 2018 г.). «Проект AMBRE: поиск ближайших солнечных братьев и сестер». Астрономия и астрофизика . 619 : 19. arXiv : 1601.01599 . Bibcode : 2016A&A...587A.131M. doi : 10.1051/0004-6361/201834285. S2CID 119205608. A130.
^ HIP 11915 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ M. Bedell; J. Meléndez; JL Bean; I. Ramírez; M. Asplund; A. Alves-Brito; L. Casagrande; S. Dreizler; T. Monroe; L. Spina; M. Tucci Maia (26 июня 2015 г.). "Поиск планеты-близнеца Солнца II. Двойник Юпитера вокруг двойника Солнца" (PDF) . Астрономия и астрофизика . 581 : 8. arXiv : 1507.03998 . Bibcode :2015A&A...581A..34B. doi :10.1051/0004-6361/201525748. S2CID 56004595 . Получено 17 июля 2015 г. .
^ HIP 56948 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Васкес, М.; Палле, Э.; Родригес, П. Монтаньес (2010). «Является ли наша окружающая среда особенной?». Земля как далекая планета: Розеттский камень для поиска миров, подобных Земле . Библиотека астрономии и астрофизики. Springer New York. стр. 391–418. doi :10.1007/978-1-4419-1684-6. ISBN978-1-4419-1683-9.См. таблицу 9.1.
^ HIP 102152 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Монро, ТР; и др. (2013). "Высокоточные данные об изобилии старого солнечного близнеца HIP 102152: Взгляд на истощение Li от самого старого Солнца". The Astrophysical Journal Letters . 774 (2): 22. arXiv : 1308.5744 . Bibcode :2013ApJ...774L..32M. doi :10.1088/2041-8205/774/2/L32. S2CID 56111132.
^ Kepler-452 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ Cl* NGC 2682 YBP 1194 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ A. Önehag; A. Korn; B. Gustafsson; E. Stempels; DA VandenBerg (2011). "M67-1194, необычайно похожий на Солнце солнечный близнец в M67". Астрономия и астрофизика . 528 : A85. arXiv : 1009.4579 . Bibcode : 2011A&A...528A..85O. doi : 10.1051/0004-6361/201015138. S2CID 119116626.
^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (11 октября 2019 г.). «Комета C / 2018 V1 (Махгольц – Фудзикава – Ивамото): вытеснена из Облака Оорта или пришла из межзвездного пространства?». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 489 (1): 951–961. arXiv : 1908.02666 . Бибкод : 2019MNRAS.489..951D. дои : 10.1093/mnras/stz2229 .
^ abcde Тернбулл, Маргарет К .; Тартер, Джилл К. (2002). «Выбор цели для SETI. I. Каталог близких обитаемых звездных систем». Серия приложений к астрофизическому журналу . 145 (1): 181–198. arXiv : astro-ph/0210675 . Bibcode : 2003ApJS..145..181T. doi : 10.1086/345779. S2CID 14734094.
^ «Компания Sol, solstation.com, Звезды и обитаемые планеты, 2012».
^ "Обитаемая зона | Астробиология, экзопланеты и обитаемость | Britannica". www.britannica.com .
↑ Майк Уолл (6 января 2013 г.). «Системы с двойными звездами могут быть опасны для экзопланет». Space.com .
^ HD 70642 в SIMBAD - Идентификаторы - Библиография - Изображение.
^ "Найден 'близнец' Солнечной системы". BBC News . 2003-07-03.
^ "Вокруг двойника Солнца обнаружен близнец Юпитера". eso.org/ . Получено 16 июля 2015 г. .
^ "Солнечная изменчивость и земной климат – NASA Science" . Получено 8 января 2013 г.
Дальнейшее чтение
Локвуд, Джордж Уэсли; Скифф, Брайан А.; Радик, Ричард Р. (1997). «Фотометрическая изменчивость звезд, подобных Солнцу: наблюдения и результаты, 1984—1995». The Astrophysical Journal . 485 (2): 789–811. Bibcode :1997ApJ...485..789L. doi : 10.1086/304453 .
Порту-ди-Мелло, Густаво Фредерико; да Силва, Роналдо; да Силва, Личио (2000). «Обзор солнечных двойных звезд в пределах 50 парсеков от Солнца». Биоастрономия 99: Новая эра в поисках жизни . 213 : 73. Bibcode : 2000ASPC..213...73P.
Turnbull, Margaret C.; Tarter, Jill C. (2003). «Выбор цели для SETI. II. Карлики Tycho-2, старые открытые скопления и ближайшие 100 звезд». Серия приложений к Astrophysical Journal . 149 (2): 423–436. Bibcode : 2003ApJS..149..423T. doi : 10.1086/379320.
Холл, Джеффри К.; Локвуд, Джордж Уэсли (2004). «Хромосферная активность и изменчивость циклических и слабоактивных солнечных аналоговых звезд». The Astrophysical Journal . 614 (2): 942–946. Bibcode :2004ApJ...614..942H. doi : 10.1086/423926 .
ду Насименту-младший, Хосе Диас; Кастро, Матье Себастьен; Мелендес, Хорхе; Базо, Микаэль; Теадо, Сильви; Порто де Мелло, Густаво Фредерико; Де Медейрос, Хосе Ренан (2009). «Возраст и масса солнечных двойников ограничены обилием лития». Астрономия и астрофизика . 501 (1): 687–694. arXiv : 0904.3580 . Бибкод : 2009A&A...501..687D. дои : 10.1051/0004-6361/200911935. S2CID 9565600.