кто заявил что звезды похожи на солнце
Чтобы найти внеземную жизнь, давайте не будем ориентироваться на звезды, похожие на наше Солнце
Чтобы максимально увеличить наши шансы найти внеземную жизнь в нашей Галактике, астрономы рекомендуют не фокусироваться на звездах, похожих на наше Солнце. Но отдавать предпочтение скорее оранжевым карликам.
Мы не можем сосчитать все звезды в Млечном Пути, но по статистике их должно быть более 100 миллиардов и как минимум столько же планет. Диапазон поэтому довольно широк. Чтобы в один прекрасный день мы смогли обнаружить сложную внеземную форму жизни, нам следует сосредоточиться на звездах, которые, скорее всего, будут способствовать ее появлению. Но тогда, что это за звезды?
У Солнца слишком короткая продолжительность жизни
Интуитивно можно сказать, что звезды типа Солнца являются наиболее подходящими. Тем не менее эти звезды составляют всего 10% звездной численности Млечного Пути. Срок их жизни также довольно короткий (около 10 миллиардов лет).
Сложные организмы появились на Земле всего 500 миллионов лет назад. Человек, самая сложная из них форма жизни, появился лишь 200 000 лет назад. Мы не знаем, каким будет будущее нашего вида, но, с другой стороны, мы знаем, что наша планета станет необитаемой через чуть более миллиарда лет. Солнце начнет расширятся, уничтожая все земные формы жизни.
Если мы, таким образом, основываемся только на Земле, это означает, что очень сложная форма жизни вокруг звезды типа Солнца не может выжить более миллиарда лет. С космологической точки зрения это довольно короткий промежуток времени. Если мы хотим дать себе шанс оценить такую передовую форму жизни, как наша, поэтому мы должны нацелиться на звезды, способные “гореть» дольше.
Долгие годы все взоры обращались к красным карликам. Эти звезды, меньше и прохладнее Солнца, являются самыми распространенными звездами в Галактике (около 85% населения). Тогда мы могли бы представить себе, простым статистическим маневром, что 85 % всех планет также эволюционируют вокруг этих звезд. Кроме того, мы знаем, что красные карлики могут выжить в течение нескольких десятков миллиардов лет.
Но являются ли они идеальными кандидатами? Не совсем. У красных карликов много преимуществ, но они очень нестабильны.
На этих звездах звездные извержения действительно происходят регулярно и очень мощно. Защитные озоновые слои, которые могут образовываться вокруг планет в зоне обитания (очень близко к звезде), не могут выжить, так как их постоянно сдувают. Наконец, планеты подвергаются экстремальным уровням рентгеновского и ультрафиолетового (УФ) излучения. Что затрудняет развитие жизни в этих условиях.
Художественное представление красного карлика. Кредиты: НАСА / Уолт Феймер
Оранжевые карлики, хороший компромисс.
К каким звездам мы, в конце концов, обращаемся? В течение нескольких лет астрономы сосредоточились на оранжевых карликах. Зачем? Потому что их в Млечном Пути втрое больше, чем звезд типа Солнца, с одной стороны. Но прежде всего потому, что эти звезды предлагают нам реальный компромисс. Они действительно могут регулярно гореть в течение десятков миллиардов лет, оставаясь относительно спокойными.
Поэтому для биологической эволюции вокруг этих звезд может потребоваться время, чтобы развиваться, не опасаясь быть уничтоженным в любой момент.
Некоторые из них уже доставили нам многообещающие зацепки. Это, в частности, относится к Кеплеру-442, расположенному примерно в 1120 световых годах от Земли. Вокруг этой звезды находится скалистая планета Kepler-442b, которая имеет объем, сравнимый с земным. Мы знаем, что этот мир развивается в обитаемой зоне, а это значит, что на его поверхности может быть вода в жидком виде.
Ближе к нам также находится Тау Кита, всего в 12 световых годах. Эта звезда будет сопровождаться пятью планетами, две из которых будут расположены в обитаемых зонах.
«Второе Солнце» обнаружено недалеко от Земли
Специалисты Центра космических полетов имени Годдарда NASA впервые смоделировали и описали ближайшую звезду, которая, как считается, очень похожа на наше Солнце, когда оно было совсем молодым. Компьютерное моделирование поможет лучше понять, каким могло быть Солнце в «молодости», и как оно помогло сформировать атмосферу нашей планеты и развитие жизни на Земле.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal, а коротко о нем сообщается на сайте NASA. Речь идет о недавно открытой звезде Kappa 1 Ceti, которую ученые называют «вторым Солнцем». Они считают, что эта звезда очень похожа на наше собственное светило, но только на ранней стадии его существования.
Этот аналог Солнца расположен недалеко от Земли, всего в 30 световых годах от нас. Как объясняют авторы работы, в космическом масштабе это как человек, живущий на соседней улице. На данный момент это ближайшая от нас известная звезда.
По оценкам астрономов, ее возраст составляет от 600 до 750 миллионов лет. Наше Солнце находилось примерно в таком же возрасте, когда на Земле зародилась жизнь. По словам соавтора исследования Мэн Цзинь, гелиофизика из Института SETI и Лаборатории солнечной астрофизики Локхид-Мартина в Калифорнии, эта звезда имеет такую же массу и температуру поверхности, как и Солнце. Все эти факторы делают Kappa 1 Ceti «двойником» нашего светила и дают ученым уникальную возможность изучить условия, при которых на Земле зародилась жизнь.
Звезды оказались настолько похожи, что команда во главе с Владимиром Айрапетяном, старшим астрофизиком отдела гелиофизики Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, для изучения Kappa 1 Ceti использовала попросту адаптированную модель Солнца. Это помогло предсказать некоторые из наиболее важных, но трудных для измерения характеристик соседней звезды. Сама модель основана на данных, полученных в последние годы различными космическими миссиями.
В частности, моделирование показало, как юные звезды выбрасывают свои мощные всплески энергии. Одним из способов высвобождения накопленной энергии для них является звездный ветер. В основном он состоит из сверхгорячого газа, известного как плазма. Этот газ формируется, когда частицы в нем разделяются на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны.
Наиболее энергичная плазма, как пишут исследователи, с помощью магнитного поля звезды может оторваться от самой внешней и самой горячей части звездной атмосферы, короны. После этого она «выдувается» в виде звездного ветра и направляется в сторону ближайших планет. Этот процесс происходит постоянно.
Отличие заключается лишь в том, что у молодых звезд эти выбросы энергии являются более мощными, чем у старых. Поэтому, как предполагают авторы работы, на ранней стадии существования Земли с ее поверхности во многих точках были бы хорошо видны ветры, выдуваемые с Солнца. В наши дни такие явления частично можно наблюдать только в виде полярных сияний. Подобные процессы могут происходить в звездных системах по всей нашей галактике и Вселенной, считают ученые.
Кто первым понял, что Солнце — это звезда?
Это сегодня всем кажется очевидным, что наше Солнце это обыкновенная звезда, коих в космосе неисчислимое количество. Однако люди в древности не знали этого. Да и не задумывались особо над этим вопросом. Светит? Да и ладно…
И только в Древней Греции ученые, такие как, например, Фалес Милетский (624-546 до н.э.), что-то смутно начали подозревать. Ну никак не вязались характеристики Солнца с божеством Гелиосом (Аполлоном), постоянно несущемся на свое колеснице вокруг Земли. Без выходных и праздничных дней. Эти хитрые ученые предположили, что Солнце это просто круглый огненный шар, висящий в космосе.
Солнце это звезда!
А в 450 г. до н.э. греческий философ Анаксагор впервые высказал предположение о том, что звезды, на самом деле, являются другими солнцами. Такими же точно, как наше собственное. Просто они удалены от нас на большие расстояния. И их тепло невозможно почувствовать здесь, на Земле.
Однако философ ошибочно полагал, что Солнце это раскаленный камень размером чуть «больше Пелопоннеса». Анаксагор никак не мог доказать свои теории. Которые, к тому же, считались еретическими. Что и привело к его изгнанию из Афин.
Только два тысячелетия спустя, когда научная революция (1550-1700) уступила место эпохе Просвещения (1685-1815), достижения науки и изобретение телескопов позволили определить истинную природу звезд. Используя методы тех времен, расстояния до звезд тоже можно было рассчитать. В процессе этой работы выяснилось, что яркость многих звезд действительно может быть сравнима с солнечной. Просто находятся они очень далеко от нас.
В середине XIX века дальнейшие научные достижения в области спектроскопии и фотографии, а вместе с ними и возможность измерять температуру поверхности и химический состав Солнца и звезд, предоставили окончательное доказательство того, что Солнце это, на самом деле, просто еще одна звезда…
Поклонение Солнцу в древние времена
На протяжении всей истории люди смотрели на Солнце, как на всемогущее божество. Которое обеспечивает все живое на Земле светом и теплом. Оно могло прогонять тьму, питать и поддерживать жителей Земли. Естественно, что такое важное высшее существо вызывало трепет и уважение.
В Древнем Египте, например, бога Ра, или бога Солнца, почитали как царя всех богов. Тем временем на другом конце света ацтеки Мезоамерики приносили человеческие жертвы Уицилопочтли, своему богу Солнца и войны. Он изображался как синий человек в доспехах и в шлеме с перьями, напоминающем голову птицы колибри.
В индуизме, старейшей из существующих религий в мире, Солнце по-прежнему считается божеством. И ассоциируется с богом Сурьей, победителем тьмы.
Спросите Итана: почему звёзды бывают разных размеров?
Даже единственная звезда, например, наше Солнце, в течение своей жизни будет сильно менять размер. Чем объяснить огромное разнообразие звёздных размеров, наблюдаемых нами сегодня?
Если сравнить планету Земля с Солнцем, окажется, что необходимо поставить 109 земель одну на другую, чтобы заполнить Солнце с одной стороны до другой. Однако же существуют звёзды, по размеру гораздо меньшие, чем Земля — и гораздо большие, чем даже орбита Земли вокруг Солнца! Как это возможно, и что именно определяет размер звезды? Наш читатель задаёт вопрос на эту тему:
Почему звёзды могут вырастать до разных размеров? От размеров чуть больше Юпитера до размеров, превышающих орбиту Юпитера?
Вопрос этот сложнее, чем кажется, поскольку, по большей части размеры звёзд нам не видны.
Изображение с телескопа, полученное в результате глубокого сканирования, на котором видны звёзды в ночном небе, демонстрирует нам звёзды разных цветов и яркости, но все видимые звёзды кажутся там точками. Разница в их размерах — это лишь оптические иллюзии, появляющиеся из-за особенностей работы камер.
Даже в телескоп большая часть звёзд кажется точками света из-за невероятных расстояний от нас до них. Их различия в цвете и яркости легко увидеть, но размер — это совершенно другое дело. Объект определённого размера на определённом расстоянии будет иметь, что называется, определённый угловой диаметр: видимый размер, занимаемый им на небе. Ближайшая солнцеподобная звезда, Альфа Центавра А, расположена всего в 4,3 световых годах от нас, и на 22% больше Солнца по радиусу.
Две похожие на Солнце звезды, Альфа Центавра А и В, расположены в 4,37 световых годах от нас, и вращаются друг вокруг друга на расстоянии, находящемся где-то между радиусами орбит Сатурна и Нептуна. Но даже на фото с Хаббла они выглядят просто как перенасыщенные источники света — диска не видно.
Однако же для нас она имеет угловой диаметр в 0,007″ (угловых секунд), с учётом того, что одна угловая минута вмещает 60 угловых секунд, 1 угловой градус — 60 угловых минут, а полный круг — 360°. Даже у телескопа типа Хаббла максимальное разрешение составляет порядка 0,05″; мало какие звёзды Вселенной можно детально рассмотреть при таком разрешении. Обычно это расположенные близко гиганты вроде Бетельгейзе или R Золотой Рыбы, одни из самых крупных звёзд по угловому диаметру на всём небосводе.
Радиоизображение очень большой звезды, Бетельгейзе, на которое наложен размер оптического диска. Это одна из очень немногих звёзд, которую с Земли можно увидеть не просто, как точечный источник света
g
Увеличенное изображение красного гиганта UY Щита, в телескопе обсерватории Резерфорда. В большинство телескопов её видно только как яркую точку, но это — крупнейшая из известных человечеству звёзд на сегодня
Осуществляя наблюдения, мы видим, что некоторые звёзды имеют размер в десятки километров, а другие могут в 1500 раз превышать по размеру Солнце. Из сверхгигантских звёзд самой крупной будет UY Щита, с диаметром в 2,4 млрд км, что больше, чем орбита Юпитера вокруг Солнца. Но такие экстремальные примеры звёзд не относятся к звёздам, похожим на Солнце. Конечно, самым распространенным типом звезды будет звезда из главной последовательности, такая, как наше Солнце: звезда, состоящая в основном из водорода, получающего энергию при помощи синтеза гелия из водорода в своём ядре. И у таких звёзд тоже встречается огромное разнообразие размеров, определяемой их массой.
Молодой регион звёздного формирования в нашем Млечном пути. При гравитационном коллапсе газовых облаков протозвёзды разогреваются и становятся плотнее, а в итоге в их ядре запускается синтез
Современная спектральная классификация звёзд Моргана-Кинана, с температурными режимами, указанными сверху в кельвинах. Большая часть (75%) звёзд принадлежит к классу М, и только 1 из 800 достаточно тяжёлая для того, чтобы стать сверхновой
У наименьших звёзд будут наименьшие исходящие потоки и давление излучения, а у наикрупнейших они будут самыми крупными. Это исходящее излучение и энергия удерживают звезду против гравитационного схлопывания, но вас может удивить, что диапазон этих значений довольно узок. У самых лёгких звёзд, например, Проксима Центавра или Вольф 1055 В, размер не превышает 10% от солнечного — они немного больше Юпитера. А самая массивная из известных звёзд, голубой гигант R136a1, в 250 раз больше Солнца по массе — и лишь в 30 раз больше его по диаметру. Если звезда занимается синтезом гелия из водорода, то её размер не будет сильно варьироваться.
Скопление RMC 136 в центре туманности Тарантул в соседней галактике Большое Магелланово Облако, содержит самые массивные из известных звёзд
Но не всякая звезда производит синтез гелия из водорода! Самые мелкие звёзды вообще не занимаются синтезом, а самые крупные находятся на гораздо более энергетической фазе своей жизни. Типы звёзд можно разбить по размерам, и таким образом мы можем получить пять общих классов:
Такие мелкие остатки крупных звёзд, как нейтронные звёзды и белые карлики, светят так ярко и так долго потому, что заключённая в них энергия может убежать только через их крохотную поверхность. Но размер других звёзд определяется простым балансом: сила от исходящего излучения на поверхности должна сравняться с давлением гравитации. Увеличение силы излучения раздувает звёзды до большего размера, а самые крупные звёзды раздуваются до миллиардов километров.
Если расчёты верны, Солнце, когда оно раздуется до красного гиганта, не должно поглотить Землю. Но она всё равно очень сильно разогреется.
По мере старения Солнца его ядро разогревается, и со временем оно расширяется и становится горячее. Через пару миллиардов лет оно станет достаточно горячим для того, чтобы вскипятить океаны Земли — если мы не предпримем что-нибудь, чтобы мигрировать нашу планету на безопасную удалённую орбиту. За достаточно большой промежуток времени и Солнце раздуется до красного гиганта. На несколько сотен миллионов лет оно станет больше и ярче, чем некоторые из самых массивных звёзд. Но не обманывайтесь этим впечатляющим фактом: в астрономии размер имеет значение, но это не единственный параметр. Как самые мелкие нейтронные звёзды, так и самые крупные сверхгиганты, а также как и многие белые карлики и звёзды главной последовательности всё равно будут более массивными, чем Солнце в виде красного гиганта!
Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].
Странная звезда Солнце
Ученые, которые изучают Вселенную, установили интересный факт. Наша звезда Солнце, на самом деле, довольно странная. Потому что его активность значительно отличается от звезд такого же типа.
В недавно опубликованном исследовании астрономы сравнили яркость Солнца с данными об активности других звезд. Они были получены от космического телескопа НАСА Kepler и миссии Gaia Европейского космического агентства. В центре внимания были звезды примерно того же размера, что и наше Солнце. В результате работы выяснилось, что по сравнению с изученными звездами яркость нашей звезды меняется значительно меньше. Что говорит о том, что оно гораздо спокойнее, чем другие звезды примерно того же размера.
«Мы были очень удивлены тому факту, что большинство подобных Солнцу звезд гораздо более активны, чем наша звезда», — заявил Александр Шапиро, физик из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка. Он является соавтором нового исследования.
Странная звезда Солнце
Ученым хорошо знакомо текущее поведение Солнца. Они проводят астрономические наблюдения за темными пятнами на его поверхности уже около 400 лет. Эти пятна дают очень важную информацию об активности нашей звезды. Ведь они двигаются под действием ее магнитного поля. И именно из-за них происходят мощные выбросы радиации и материи в космос.
Но как вела себя наша звезда Солнце в прошлом? Чтобы понять это, ученые используют множество косвенных данных. Таких, например, как содержание определенных элементов в кольцах деревьев. Или в древнем льду. С помощью этих инструментов исследователям удалось оценить активность Солнца за последние 9000 лет. Исследователи утверждают, что за это время активность Солнца существенно не изменилась. Однако это вовсе не означает, что так было все предыдущие 4,6 миллиарда лет.
«По сравнению с возрастом Солнца 9000 лет — это мгновение», — заявил Тимо Рейнхольд, ведущий автор нового исследования. «Вполне возможно, что в течение последних тысячелетий Солнце просто находится в спокойной фазе. И поэтому мы сегодня имеем искаженное представление о характере нашей звезды».
Исследователи проанализировали две группы звезд, похожих на Солнце. Они хотели понять уровни их активности. И сравнили их с активностью нашей звезды. И оказалось что в среднем эти звезды гораздо активнее, чем наше Солнце за последние 9000 лет. Примерно в пять раз!
Этот факт поставил перед учеными удивительный вопрос: почему наша звезда Солнце показывает странно кроткий нрав? Ведь если судить по наблюдениям, оно должно быть гораздо беспокойнее?
И на это вопрос нет никакого ответа. Но для нас это определенно неплохо. Ведь мощные вспышки активности могут поставить под угрозу существование нашей цивилизации. Или даже вообще жизни на планете Земля.
К нашему счастью, нет никаких признаков того, что Солнце станет неукротимым монстром в ближайшее время. Ученые заявляют, что предстоящий 11-летний солнечный цикл будет самым обыкновенным.