Оранжевые звёзды – то, что надо для жизни
Эти звёзды живут намного дольше, чем звёзды солнечного типа, и обладают более безопасными зонами обитания – там, где может существовать жидкая вода – чем у светлых красных карликовых звёзд.
Звёзды по массе похожие на солнце входят в категорию жёлтых карликов, больше всего привлекали учёных, занимающихся поисками планет. Но недавние исследования предполагают, что оранжевые карлики представляют больше оснований для поиска обитаемых планет.
Эдвард Гуинан из Университета Вилланова в Пенсильвании, руководит группой учёных, исследующих то, как свойства звёзд варьируются в зависимости от и массы. Группа использует наблюдения из разных источников, таких как архивные измерения рентгеновского спутника ROSAT, а так же более поздние данные наземных телескопов.
Результаты исследований подтверждают, что красные карлики, вес которых составляет между 10 и 50% от веса Солнца, намного более склонны к высвобождению мощных вспышек, которые могут нести смертельную радиацию к близлежащим планетам. Эта активность снижается по мере старения красных карликов, и учёные исключили красных карликов из потенциальных приютов для жизни, напротив, жизни в таких условиях пришлось бы столкнуться с немалыми трудностями.
Оранжевые карлики, с другой стороны, с массой от 50 до 80% массы солнца, обладают немного большей вспышечной активностью, чем солнцеподобные звёзды. Кроме того, их продолжительность жизни почти вдвое больше, чем 10-миллиардное время существования звёзд подобных солнцу.
Их яркость изменяется незначительно по сравнению с солнцеподобными звёздами. Наше собственное солнце стало на 30% ярче с момента образования солнечной системы, и весьма вероятно оно станет слишком жарким для Земли примерно через 1 миллиард лет, даже несмотря на то, что у него в запасе будет оставаться ещё 5 миллиардов лет.
Вероятность зарождения разумной жизни может быть выше на планетах вокруг оранжевых карликов, чем вокруг солнцеподобных звёзд, благодаря тому, что там для её развития предоставляется дополнительное время.
Это делает оранжевые карлики не только хорошими целями для поисков обитаемых планет, но и для поисков внеземного разума, утверждает Гуинан.
Оранжевые карлики почти в три-четыре раза более распространены, чем звёзды, подобные солнцу, что облегчает поиски. На сегодня уже открыто несколько планет вблизи оранжевых карликов, хотя и за пределами обитаемых зон.
Источник
Жёлтые карлики: от вспышки до угасания
Желтыми карликами именуются звезды, имеющие вес, сопоставимый с весом нашего Солнца(± 20%) , которое также является желтым карликом. Кроме массы учитывается и температура поверхности звезды, она должна быть в пределах 4700-5700 тыс. градусов Цельсия.
Разумеется, что в разных слоях звезды температура может очень резко различаться. Так например, солнечная корона прогревается сильнее, около 1,5 млн.°С.
Время жизни таких звезд обычно не превышает 8-12 млрд. лет и их эволюция проходит особенно, отличаясь от эволюции звёзд меньшего размера и веса или звёзд-гигантов. В состав желтых карликов входят в основном водород и гелий в пропорциях: 75 к 25-ти. На самом деле водорода чуть меньше, так как около 2% состава Солнца занимают металлы и различные газы.
Солнце, сфотографированное в рентгеновских лучах. Фото: NASA/SDO/AIA/S. Wiessinger, Public domain, через Викисклад
О том, как зарождаются такие звезды мы можем судить по исследованиям ученых. Так например, Солнце образовалось из газо-пылевого межзвездного облака, раскинувшегося в пределах 2-3 св. лет. Вероятно, что облако, давшее Солнцу материалы — это остатки звезд, существовавших ранее.
Если взять все время с момента образования Вселенной, то Солнце — это звезда третьего поколения. Первое и второе были гигантами и сверхгигантами, которые быстро сожгли свои запасы водорода и взорвались сверхновыми.
Рассмотрим ситуацию на примере Солнца
Когда с гигантами было покончено, то их остатки сформировались в межзвездные облака. Под действием сил гравитации материал сжимался, организуясь в центре будущей звезды более плотно. Уплотнение сопровождалось нагревом газа до того момента, пока температура не достигла критического максимума, спровоцировавшего термоядерную реакцию.
Далее произошел сильный взрыв, воспламенивший новообразованную звезду. Часть строительных материалов разметало на расстоянии 1 св. года от центра, из чего впоследствии образовались планеты. Таким было рождение нашей Солнечной системы, и можно предполагать, что схожим образом рождаются и другие желтые карлики.
Источник
Если бы солнце было оранжевым карликом
Звёзды-карлики. Солнце – звезда-карлик.
Наша планета Земля вращается вокруг звезды по имени Солнце. Несмотря на свои огромные размеры относительно нашей планеты (да и других планет) в галактических масштабах Солнце далеко не самая большая звезда. Астрономы относят наше светило к классу карликов.
Звезды-карлики , тип звезды, наиболее распространенный в нашей Галактике — к нему принадлежит 90% звезд. Они носят название звезд главной последовательности, согласно их положению на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Любая звезда представляет собой огромный газовый шар, который состоит из гелия и водорода, а также следов других химических элементов. Звезд существует огромное количество и все они отличаются своими размерами и температурой, а некоторые из них состоят из двух и более звезд, которые связаны между собой силой гравитации. С Земли некоторые звезды видны невооруженным глазом, а некоторые можно рассмотреть только в телескоп. Простой человек, имеющий достаточно хорошую остроту зрения, в ясную погоду на ночном небосводе может увидеть из одного земного полушария порядка 3000 звезд. На самом деле, в Галактике их существует значительно больше. Различные оценки говорят о том, что в Млечном Пути находится от 200 до 400 млрд звезд. Точное их количество невозможно подсчитать хотя бы по той причине, что одни звезды умирают, а другие только рождаются. Все звезды классифицируются в соответствии с размером, цветом, температурой. Таким образом, бывают карлики, гиганты и сверхгиганты.
Небольшие звезды низкого свечения называют звездами-карликами. Невзирая на небольшие размеры, эти звезды достаточно массивны. Их разделяют на желтые, оранжевые, красные, голубые, белые, черные, коричневые, субкоричневые.
Белые карлики.
Белый карлик – это финальная стадия развития звезды солнечного типа, наступающая, когда термоядерная реакция в ней вступает в стадию выгорания. Исследователи использовали данные, полученные космическим телескопом Хаббл, и выяснили, что наиболее распространенными элементами, встречающимися в обломках и пыли, завихряющихся вокруг белых карликов, являются кислород, магний, железо и кремний, те элементы, которые служат основой жизни на Земле. Получается, что эти небольшие, очень плотные звезды окружены остатками миров. Которые они беззастенчиво поглотили, а одна из звезд PG0843+516 была сфотографирована в момент в буквальном смысле «высасывания» из планеты железа, никеля и серы, по миллиону килограмм в секунду. Астрономы считают, что процессы, происходящие в белых карликах и вокруг них, представляют собой довольно точную модель того, что ждет в будущем наше Солнце. Солнце вначале станет красным карликом, в результате снижения интенсивности ядерных реакций внутри звезды, а затем, «сожрав» близко расположенные к нему планеты Меркурий и Венеру, сможет вновь раскалиться, если уцелеет в гравитационной и магнитной буре. Потеряв большую часть массы и превратившись в белый карлик, Солнце дестабилизирует орбиты оставшихся планет, которые могут разрушиться и от столкновений между собой.
Ученые продолжают изучение белых карликов и их планетных систем, чтобы заранее, за миллиарды лет до конца света, знать, что ждет нашу систему и Солнце.
Самая яркая звезда на нашем ночном небе — Сириус — двойная звезда: в ее состав входит белый карлик.
Голубые карлики.
Этот тип звезд гипотетический. Голубые карлики эволюционируют из красных карликов перед тем, как произойдет выгорание всего водорода, после чего они, предположительно, эволюционируют в белые карлики.
Жёлтые карлики
Жёлтые карлики – тип небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000–6000 K. Время жизни жёлтого карлика составляет в среднем 10 миллиардов лет. После того, как сгорает весь запас водорода, звезда во много раз увеличивается в размере и превращается в красный гигант. Примером такого типа звёзд может служить Альдебаран.
Оранжевые карлики
Оранжевые карлики — это звёзды, занимающие промежуточное положение между красными карликами главной последовательности класса M и жёлтыми карликами класса G. Оранжевые карлики имеют массы от 0,5 до 0,8 солнечных масс и эффективную температуру 3900-5200 K . .
Средняя светимость оранжевых карликов — от 0,1 до 0,6 солнечных светимостей. Типичные оранжевые карлики — Альфа Центавра B и Эпсилон Индейца.
Коричневые карлики
Коричневые карлики — очень холодные космические объекты, немного крупнее Юпитера. Эти тела возникают из звезд, которые не входят в главную звездную последовательность. После прекращения в их недрах реакций термоядерного синтеза они относительно быстро остывают. И становятся похожими на планетоподобные тела; светимость их очень слабая.
Субкоричневые карлики
Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Масса их меньше 0,012 массы Солнца. Они рождаются путём коллапса газового облака. Научное сообщество пока не пришло к окончательному заключению о том, что считать планетой, а что — субкоричневым карликом.
Красный карлик
Довольно часто мы слышим название звезды — красный карлик. Но мало кто в точности понимает, что это такое. Красные карлики — это на самом деле маленькие звёзды с небольшой массой. По сравнению с Солнцем они имеют слабую светимость и относительно низкую температуру. Примерно 1500-3000 тыс. градусов Кельвина, при этом на звезде происходят почти те же процессы, что и на Солнце. Но из-за маленькой массы, протон-протонные реакции имеют в ядре звезды низкую интенсивность энерговыделения. Собственно, из-за этого и низкая температура звезды. Красные карлики больше Юпитера, но меньше, чем звезда средних размеров, такая, как наше Солнце. Их светлость составляет 0,01% от светлости Солнца. Ни одного красного карлика нельзя увидеть невооруженным глазом, даже ближайшего к нам — Проксиму Центавра. В нашей Галактике самое большое количество составляют именно красные карлики. Они составляют 80% всех галактических тел.
Черный карлик
Черный карлик — остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца.
Данные объекты являются теоретическими, так как по расчетам учёных для образования черного карлика нужны миллиарды и миллиарды лет. Это время настолько велико, что даже если бы звезда родилась сразу после Большого взрыва, и прожила бы ещё 10 возрастов нынешней Вселенной, то она бы всё равно не успела стать чёрным карликом.
Как видите в нашей Вселенной много удивительного, и порой она кажется интереснее самой изощренной выдумки фантастов.
По материалам: Астронет; Любопытному об астрономии. Электронное учебное пособие.
Источник
Alpha Centauri
Марк Романов · Статьи · 12 января, 2020 8913
Хорошо ли живётся под оранжевым солнцем?
Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, мучает человечество с незапамятных пор. И с открытием первой экзопланеты около солнцеподобной звезды в 1995-м году открылась и новая глава в поисках внеземной жизни. К настоящему моменту обнаружены уже тысячи подобных планет. Но наш интерес прикован к избранным, поэтому мы задаём вопрос: способны ли планеты в обитаемых зонах своих звёзд поддерживать жизнь?
Для тех, кто не знал (или подзабыл) — объясняю. Обитаемая зона — это индивидуальный для каждой звезды диапазон орбит. Если в этом диапазоне находится каменистая планета вроде нашей, то вероятность существования на ней воды в жидком состоянии выше, чем в других диапазонах орбит. Из-за благоприятного температурного режима. А, как мы знаем, вода является немаловажным компонентом жизни. Собственно, вот пример:
На этой неделе широкой общественности были представлены некоторые результаты работы телескопа TESS — о них вы можете узнать в отдельной заметке. В числе прочего, охотник за внесолнечными мирами открыл систему из трёх планет вокруг звезды спектрального класса М. Обитаемая зона (Habitable Zone) этой звезды выделена на изображении зелёным цветом.
Солнце — звезда спектрального класса G — в течение примерно четырёх миллиардов лет поддерживает жизнь на нашей планете. Логично предположить, что жизнь, подобную нашей (а другой мы пока и не знаем), стоит искать на землеподобной планете в окрестностях солнцеподобной звезды. Но Эдвард Гайнан из Университета Вилланова (штат Пенсильвания) так не считает:
Звёзды спектрального класса K (или оранжевые карлики) являются золотой серединой. Они сочетают свойства как более редких и ярких звёзд класса G, так и более тусклых и многочисленных звёзд класса М. В окрестностях звёзд этого спектрального класса (особенно более ярких) очень хорошие условия для формирования жизни. И если вы ищете обитаемые планеты, то оранжевые карлики повышают вероятность того, что ваши поиски увенчаются успехом, ибо они довольно распространены.
В пределах примерно 30 световых лет большую часть звёзд составляют красные карлики (примерно 70%). Оранжевых карликов примерно в два раза больше, нежели солнцеподобных звёзд: 13% против 6%. Звёзды этого типа имеют продолжительность жизни от 15 до 45 миллиардов лет. Наше светило не проживёт более десяти. А скоротечность его эволюции сделает Землю непригодным для жизни местом уже через 1-2 миллиарда лет. По словам Гайнана:
Способность поддерживать жизнь у звёзд типа Солнца ограничена фактором продолжительности существования стабильной атмосферы у планет в их окрестностях.
Из-за постепенного увеличения светимости сдвигается обитаемая зона звезды; поэтому через миллиард лет наша планета будет находиться на внутреннем её краю. И с дальнейшим увеличением яркости Солнца вообще из неё выйдет, следствием чего будет испарение океанов и потеря атмосферы. А когда Солнце достигнет возраста примерно в 9 миллиардов лет, то оно превратится в красного гиганта и, вероятно, полностью поглотит нашу планету. Кошмар.
Яркость солнцеподобных звёзд увеличивается примерно на 6,5% каждый миллиард лет их жизни; аналогичный показатель у оранжевых карликов составляет примерно 2%.
Звёзды класса M (или же красные карлики), в свою очередь, имеют небольшие размеры и живут намного дольше солнцеподобных звёзд. Но, насколько мы знаем, они не очень-то дружелюбны по отношению к жизни. У этих звёзд относительно узкие, расположенные на небольших расстояниях обитаемые зоны. Поэтому находящиеся там планеты подвергаются интенсивному облучению в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. Эти миры могут быть просто-напросто высушены активностью собственных звёзд: неизвестно, могут ли они сохранять свои атмосферы по прошествии миллиардов лет, когда активность их светил постепенно сходит на нет.
Оранжевые карлики не являются столь активными звёздами: их вспышки происходят гораздо реже. Планеты в системах таких звёзд получают примерно на два порядка меньшую дозу рентгеновского излучения, нежели их собратья из систем красных карликов.
На этом изображении приведены характеристики, соответствующие трём различным типам звёзд: M, K и G-классов. В качестве сравнительных параметров выбраны: ширина обитаемой зоны (habitable zone size), интенсивность облучения планеты в обитаемой зоне (x-ray irradiance), распространённость звёзд в нашей галактике (relative abundance) и продолжительность жизни звезды (longevity). Оранжевые карлики и впрямь являются золотой серединой.
Эдвард Гайнан совместно со своим коллегой Скоттом Энглом в рамках программы GoldiloKs работают вместе со студентами бакалавриата Университета Виллановы. Они измеряют возраст, скорость вращения, а также интенсивность в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах у звёзд позднего G и K классов. Для своих наблюдений они используют космический телескоп “Хаббл”, рентгеновскую обсерваторию “Чандра” и спутник Европейского космического агентства XMM-Newton.
Это планета Kepler-62f в представлении художника. Её материнская звезда — оранжевый карлик класса K2V возрастом в 7 миллиардов лет и массой в 69% солнечной. Планета имеет орбитальный период примерно в 267 дней и получает от своего светила около 41% той энергии, что Земля получает от Солнца. Её масса по крайней мере в 2,8 раза больше земной.
Гайнан и Энгл обнаружили, что в окрестностях оранжевых карликов уровень излучения для планет благоприятнее, нежели у звёзд M-класса. Причём независимо от того, где находятся эти планеты (в непосредственной близости от звезды, или же на значительном расстоянии). Большее время жизни оранжевых карликов относительно солнцеподобных звёзд также означает более медленное смещение их обитаемой зоны. За всё время жизни Солнца (примерно 10 миллиардов лет) оранжевые карлики увеличивают свою яркость всего на 15-20%. Это означает, что у жизни в окрестностях такой звезды есть гораздо больше времени на превращение в какие-то сложные формы.
За последние 30 лет Гайнан и Энгл вместе со своими учениками пронаблюдали огромное множество различных типов звёзд. Основываясь на своих исследованиях, учёные определили взаимосвязь между возрастом звезды, скоростью её вращения, излучением и активностью. Эти данные были использованы для изучения воздействия излучения высокой энергии на атмосферы планет и возможную жизнь.
Может быть вместо того, чтобы искать жизнь вокруг подобных Солнцу звёзд, нам следует переключиться на светила поменьше? Как думаете? 😉
По материалам NASA
UPD: В статье появилась пара графиков. Всё потому, что профессор Гайнан любезно предоставил презентацию, с которой он и его коллеги выступали на встрече Американского астрономического сообщества на этой неделе. За что ему большое спасибо!
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник