Солнечный аналог - Solar analog

На этой иллюстрации сравнивается несколько более крупное и горячее Солнце (слева) с относительно неактивной звездой Тау Кита.

Звезда солнечного типа , солнечные аналоги (также аналоги ) и солнечные близнецы - это звезды, которые особенно похожи на Солнце . Звездная классификация представляет собой иерархию с солнечной твин быть больше всего напоминает Солнце с последующим солнечным аналогом , а затем солнечным типом. Наблюдения за этими звездами важны для лучшего понимания свойств Солнца по отношению к другим звездам и обитаемости планет.

По сходству с Солнцем

Определение трех категорий по их сходству с Солнцем отражает эволюцию методов астрономических наблюдений. Первоначально солнечный тип был наиболее близким к Солнцу. Позже более точные методы измерения и усовершенствованные обсерватории позволили повысить точность таких ключевых деталей, как температура, что позволило создать категорию солнечного аналога для звезд, которые были особенно похожи на Солнце. Позже постоянное улучшение точности позволило создать категорию солнечных близнецов для почти идеальных совпадений.

Сходство с Солнцем позволяет сравнивать производные величины, такие как температура, которая определяется по цветному индексу, с Солнцем, единственной звездой, температура которой достоверно известна. Для звезд, не похожих на Солнце, эту перекрестную проверку провести нельзя.

Солнечного типа

Солнце (слева) по сравнению с похожим, но немного меньшим по размеру и менее активным Тау Кита (справа)

Эти звезды в целом похожи на Солнце. Это звезды главной последовательности с цветом B − V от 0,48 до 0,80, а у Солнца цвет B − V равен 0,65. В качестве альтернативы можно использовать определение, основанное на спектральном типе , например от F8V до K2V , что соответствует цвету B-V от 0,50 до 1,00. Это определение подходит примерно для 10% звезд, поэтому список звезд солнечного типа будет довольно обширным.

Звезды солнечного типа демонстрируют сильно коррелированное поведение между их скоростью вращения и их хромосферной активностью (например, излучение линий H и K кальция) и корональной активностью (например, рентгеновское излучение), потому что звезды солнечного типа вращаются во время их жизни на главной последовательности из-за магнитное торможение , эти корреляции позволяют определить приблизительный возраст. Мамажек и Хилленбранд (2008) оценили возраст 108 звезд солнечного типа (F8V – K2V) главной последовательности в пределах 52 световых лет (16 парсеков) от Солнца на основе их хромосферной активности (измеренной через Ca, H, и K эмиссионные линии).

В следующей таблице показан образец звезд солнечного типа в пределах 50 световых лет, которые почти удовлетворяют критериям для солнечных аналогов (цвет B − V от 0,48 до 0,80), основанный на текущих измерениях (Солнце указано для сравнения):

Выборка звезд солнечного типа
Идентификатор Координаты J2000 Расстояние
(ly)
Звездный
класс
Температура
(K)
Металличность
(dex)
Возраст
( млрд лет )
Примечания
Прямое восхождение Склонение
солнце - - 0,0000158 G2V 5778 +0.00 4.6
Альфа Центавра A  15 ч 49 м 36.49400 с −60 ° 50 ′ 02,3737 ″ 4,37 G2V 5790 +0,20 4.4
Альфа Центавра B 4,37 K0V 5260 4.4
Эпсилон Эридана  -09 ч 27 м 29,7 с 03 ° 32 ′ 55,8 ″ 10,4 K2V 5084 -0,13 400-800
Тау Кита  01 ч 44 м 04.1 с −15 ° 56 ′ 15 ″ 11,9 G8V 5344 –0,52 5,8
82 Эридана  03 ч 19 м 55,7 с −43 ° 04 ′ 11,2 ″ 19,8 G8V 5338 –0,54 6.1
Дельта Павонис  20 ч 08 м 43,6 с −66 ° 10 ′ 55 ″ 19,9 G8IV 5604 +0,33 ~ 7
V538 Возничий  05 ч 41 м 20,3 с + 53 ° 28 ′ 51,8 ″ 39,9 K1V 5257 −0,20 3,7
HD 14412  02 ч 18 м 58,5 с −25 ° 56 ′ 45 ″ 41,3 G5V 5432 -0,46 9,6
HR 4587  12 ч 00 м 44,3 с −10 ° 26 ′ 45,7 ″ 42,1 G8IV 5538 0,18 8,5
HD 172051  18 ч 38 м 53,4 с −21 ° 03 ′ 07 ″ 42,7 G5V 5610 -0,32 4.3
72 Геркулес  17 ч 20 м 39,6 с + 32 ° 28 ′ 04 ″ 46.9 G0V 5662 -0,37 5
HD 196761  20 ч 40 м 11,8 с −23 ° 46 ′ 26 ″ 46.9 G8V 5415 -0,31 6,6
Nu² Lupi  15 ч 21 м 48,1 с −48 ° 19 ′ 03 ″ 47,5 G4V 5664 -0,34 10,3

Солнечный аналог

Эти звезды фотометрически похожи на Солнце, обладая следующими качествами:

  • Температура в пределах 500 К от солнечной (5278 до 6278 К)
  • Металличность Солнца составляет 50–200% (± 0,3 dex ), что означает, что протопланетный диск звезды имел такое же количество пыли, из которой могли образоваться планеты.
  • Нет близкого спутника (орбитальный период десять дней или меньше), потому что такой спутник стимулирует звездную активность.

Солнечные аналоги, не отвечающие более строгим критериям солнечных двойников, включают в себя в пределах 50 световых лет и в порядке увеличения расстояния (Солнце указано для сравнения):

Идентификатор Координаты J2000 Расстояние
(ly)
Звездный
класс
Температура
(K)
Металличность
(dex)
Возраст
( млрд лет )
Примечания
Прямое восхождение Склонение
солнце - - 0,0000158 G2V 5,778 +0.00 4.6
Сигма Драконис  19 ч 32 м 21,6 с + 69 ° 39 ′ 40 ″ 18,8 G9 – K0 V 5 297 −0,20 4,7
Бета Canum Venaticorum  12 ч 33 м 44,5 с + 41 ° 21 ′ 27 ″ 27,4 G0V 5 930 −0,30 6.0
61 Девственница  13 ч 18 м 24,3 с −18 ° 18 ′ 40 ″ 27,8 G5V 5,558 −0,02 6.3
Зета Тукана  00 ч 20 м 04,3 с –64 ° 52 ′ 29 ″ 28,0 F9,5 В 5 956 -0,14 2,5
Beta Comae Berenices  13 ч 11 м 52,4 с + 27 ° 52 ′ 41 ″ 29,8 G0V 5 970 -0,06 2.0
61 Большая Медведица  11 ч 41 м 03,0 с + 34 ° 12 ′ 06 ″ 31,1 G8V 5 483 -0,12 1.0
HR 511  01 ч 47 м 44,8 с + 63 ° 51 ′ 09 ″ 32,8 K0V 5 333 +0,05 3.0
Alpha Mensae  06 ч 10 м 14,5 с –74 ° 45 ′ 11 ″ 33,1 G5V 5 594 +0,10 5,4
HD 69830  08 ч 18 м 23.9 с −12 ° 37 ′ 56 ″ 40,6 K0V 5 410 -0,03 10,6
HD 10307  01 ч 41 м 47.1 с + 42 ° 36 ′ 48 ″ 41,2 G1.5V 5 848 -0,05 7.0
HD 147513  16 ч 24 м 01,3 с −39 ° 11 ′ 35 ″ 42,0 G1V 5 858 +0,03 0,4
58 Эридана  04 ч 47 м 36,3 с −16 ° 56 ′ 04 ″ 43,3 G3V 5 868 +0,02 0,6
47 Большая Медведица  10 ч 59 м 28,0 с + 40 ° 25 ′ 49 ″ 45,9 G1V 5 954 +0,06 6.0
Пси Серпентис  15 ч 44 м 01,8 с + 02 ° 30 ′ 54,6 ″ 47,8 G5V 5683 0,04 3.2
HD 84117  09 ч 42 м 14,4 с –23 ° 54 ′ 56 ″ 48,5 F8V 6 167 -0,03 3.1
HD 4391  00 ч 45 м 45,6 с –47 ° 33 ′ 07 ″ 48,6 G3V 5 878 -0,03 1.2
20 Леонис Минорис  10 ч 01 м 00,7 с + 31 ° 55 ′ 25 ″ 49,1 G3V 5741 +0,20 6.5
Nu Phoenicis  01 ч 15 м 11,1 с –45 ° 31 ′ 54 ″ 49,3 F8V 6 140 +0,18 5,7
51 Пегас  22 ч 57 м 28,0 с + 20 ° 46 ′ 08 ″ 50,9 G2.5IVa 5 804 +0,20 7.0

Солнечный близнец

На сегодняшний день не найдено солнечных двойников, которые бы точно соответствовали Солнцу. Однако есть некоторые звезды, которые очень близки к тому, чтобы быть идентичными Солнцу, и поэтому члены астрономического сообщества считают их солнечными близнецами. Точный солнечный двойник был бы звездой G2V с температурой поверхности 5778K, возрастом 4,6 миллиарда лет, с правильной металличностью и вариацией солнечной светимости на 0,1% . Звезды с возрастом 4,6 миллиарда лет находятся в наиболее стабильном состоянии. Правильная металличность и размер также очень важны для малых вариаций яркости.

Спектральная классификация звезд Моргана-Кинана. Самый распространенный тип звезд во Вселенной - М-карлики, 76%. Солнце - звезда G-класса (G2V) возрастом 4,6 миллиарда лет и более массивная, чем 95% всех звезд. Только 7,6% - звезды G-класса

Звезды ниже больше похожи на Солнце и обладают следующими качествами:

  • Температура в пределах 50 К от температуры Солнца (5728–5828 К) (в пределах 10 К от Солнца (5768–5788 К)).
  • Металличность Солнца составляет 89–112% (± 0,05 dex ), что означает, что в звездном сплиде было почти точно такое же количество пыли для формирования планет.
  • Нет звездного компаньона, потому что само Солнце - одинокая звезда.
  • Возраст в пределах 1 миллиарда лет от возраста Солнца (от 3,6 до 5,6 млрд лет)

Ниже приведены известные звезды, которые ближе всего подходят к критериям солнечного двойника. Солнце указано для сравнения. Выделенные квадраты вне досягаемости для солнечного близнеца. Звезда, возможно, была отмечена как солнечный двойник в прошлом, но является скорее солнечным аналогом.

Идентификатор Координаты J2000 Расстояние
(ly)
Звездный
класс
Температура
(K)
Металличность
(dex)
Возраст
( млрд лет )
Примечания
Прямое восхождение Склонение
солнце - - 0,0000158 G2V 5,778 +0.00 4.6
18 Скорпионов  16 ч 15 м 37,3 с –08 ° 22 ′ 06 ″ 45,1 G2Va 5 433 -0,03 2,9
HD 150248  16 ч 41 м 49,8 с –45 ° 22 ′ 07 ″ 88 G2 5750 -0,04 6.2
HD 164595  18 ч 00 м 38.9 с + 29 ° 34 ′ 19 ″ 91 G2 5 810 -0,06 4.5
HD 195034  20 ч 28 м 11,8 с + 22 ° 07 ′ 44 ″ 92 G5 5760 -0,04 2,9
HD 117939  13 ч 34 м 32,6 с –38 ° 54 ′ 26 ″ 98 G3 5730 -0,10 6.1
HD 138573  15 ч 32 м 43,7 с + 10 ° 58 ′ 06 ″ 99 G5IV – V 5,757 +0.00 7.1
HD 71334  08 ч 25 м 49,5 с −29 ° 55 ′ 50 ″ 124 G2 5 701 -0,075 8.1
HD 98649  11 ч 20 м 51.769 с –23 ° 13 ′ 02 ″ 135 G4V 5 759 −0,02 2.3
HD 143436  16 ч 00 м 18,8 с + 00 ° 08 ′ 13 ″ 141 G0 5768 +0.00 3,8
HD 129357  14 ч 41 м 22,4 с + 29 ° 03 ′ 32 ″ 154 G2V 5749 −0,02 8,2
HD 133600  15 ч 05 м 13,2 с + 06 ° 17 ′ 24 ″ 171 G0 5 808 +0,02 6.3
HIP 11915  02 ч 33 м 49.02 с −19 ° 36 ′ 42,5 ″ 190 G5V 5760 –0,059 4.1
HD 101364  11 ч 40 м 28,5 с + 69 ° 00 ′ 31 ″ 208 G5V 5795 +0,02 7.1
HD 197027  20 ч 41 м 54,6 с –27 ° 12 ′ 57 ″ 250 G3V 5723 -0,013 8,2
Кеплер-452  19 ч 44 м 00,89 с + 44 ° 16 ′ 39,2 ″ 1400 G2V 5,757 +0,21 6.0
YBP 1194  08 ч 51 м 00,8 с + 11 ° 48 ′ 53 ″ 2934 G5V 5780 +0,023 ~ 4,2

Некоторые другие звезды иногда упоминаются как кандидаты в солнечные близнецы, например: Beta Canum Venaticorum ; однако он имеет слишком низкую металличность (-0,21) для солнечного двойника. 16 Лебедь B иногда называют близнецом, но он является частью тройной звездной системы и очень стар для солнечного двойника на 6,8 млрд лет. Двумя кандидатами на солнечные братья (схожий возраст, металличность и кинематика) являются Gaia DR2 1927143514955658880 и 1966383465746413568.

По потенциальной обитаемости

Другой способ определения солнечного близнеца - это «хаб-звезда» - звезда с качествами, которые считаются особенно гостеприимными для планеты, в которой обитает жизнь. Рассматриваемые качества включают изменчивость, массу, возраст, металличность и близких спутников.

  • Возраст не менее 0,5-1 миллиарда лет
  • На главной последовательности
  • Без переменных
  • Способен укрывать планеты земной группы
  • Поддерживать динамически стабильную жилую зону
  • 0-1 неширокие звездные звезды-компаньоны.

Требование, чтобы звезда оставалась на главной последовательности не менее 0,5–1 млрд лет, устанавливает верхний предел примерно 2,2–3,4 массы Солнца, что соответствует самому горячему спектральному классу A0 - B7V . Такие звезды могут быть в 100 раз ярче Солнца. Тихоходок -как жизни (за счет УФ - потока) потенциально могут выжить на планет , вращающихся вокруг звезды , как горячий , как B4V, с главной последовательности жизни 0,1 Ga (100 млн лет ), массой ~ 10  М , и при температуре 20000 К.

Неизменяемость в идеале определяется как изменчивость менее 1%, но 3% - это практический предел из-за ограничений в имеющихся данных. Изменение освещенности в обитаемой зоне звезды из-за звезды-компаньона с эксцентрической орбитой также вызывает беспокойство.

Планеты земной группы в нескольких звездных 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) орбиты вокруг одной из звезд и орбиты P-типа (планетарные или околозвездные) вокруг всей двойной пары. Эксцентрические Юпитеры также могут нарушать орбиты планет в обитаемых зонах.

Металличность не менее 40% солнечной ([Fe / H] = -0,4) требуется для образования земной планеты земного типа. Высокая металличность сильно коррелирует с образованием горячих юпитеров , но это не абсолютные препятствия для жизни, поскольку некоторые газовые гиганты в конечном итоге сами вращаются в пределах обитаемой зоны и потенциально могут содержать спутники, похожие на Землю.

Одним из примеров такой звезды является HD 70642  , G5V, с температурой 5533K, но она намного моложе Солнца, возрастом 1,9 миллиарда лет.

Другим таким примером может быть HIP 11915 , имеющий планетную систему, содержащую подобную Юпитеру планету, вращающуюся на таком же расстоянии, что и планета Юпитер в Солнечной системе. 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, примерно на 1 а.е. Это позволило бы планете, похожей на Землю, существовать около 1 а.е.

Смотрите также

Сноски

использованная литература

дальнейшее чтение