Архив журнала

Роддом для солнца

10 000 «БРАТЬЕВ И СЕСТЕР»

Последнее открытие ученых вселяет новую надежду на то, что мы не одни во Вселенной! Нашелся родной брат нашего Солнца. И его — брата — можно назвать единоутробным, потому что звезда образовалась из того же газопылевого облака, что и наше светило. Это показал химический анализ, проведенный с помощью спектроскопии высокого разрешения. Открыл новый объект интернациональный коллектив ученых под руководством профессора Ивана Рамиреса из Университета Техаса.
Найденному «родственничку» пока присвоили казенный номер HD 162826. «Прописан» он в созвездии Геркулеса. По своему размеру звезды одинаковы, но по массе «брат» тяжелее аж на целых 15 %. Видимо, шутят астрономы, при рождении он поедал то самое газопылевое облако большими порциями. Звезда не видна невооруженным глазом, но легко различима в обычный бинокль. Стоит лишь посмотреть на восток, находясь за городом, вдали от электрических огней. Ее можно сразу увидеть недалеко от яркой звезды Веги.
Есть все основания утверждать, что эта звезда и Солнце были разлучены 4,6 миллиардов лет назад — сразу после рождения. Расстояние до нового солнца всего 110 световых лет. По космическим меркам, почти как до Рязани — рукой подать.
— Однако HD 162826 — не нонсенс, — объяснял профессор Рамирес на университетской пресс-конференции. — Звезды образуются не по одной, а в больших количествах из огромных межзвездных облаков газа и пыли. Мы предполагаем, что имеется около 10 000 «братьев и сестер» нашего Солнца, которые в течение миллиардов лет разбежались по разным уголкам галактики. Как, собственно, поступают все родственники. Вот вы любите жить под одной крышей со всей вашей родней? Нет? Вот и звезды разъехались.
Так, например, предпоследняя находка ученых 2007 года — звезда HIP 56948 — находится на расстоянии 200 световых лет. Она точная копия нашего светила. За 7 лет исследований не найдено ни одного отличия — ни в габаритах, ни по массе, ни по яркости. Новые наблюдения показали, что HIP 56948 похожа на Солнце даже сильнее, чем предполагалось. Единственное — немного теплее, градусов на 17. Но это ж такая мелочь. Шашлык прожарится над нашим Солнцем и над HIP 56948 одинаково.
Другой родственник — 18 Скорпи­она (лат. 18 Scorpii), это одиночная звезда в созвездии Скорпион, которая находится на расстоянии всего около 45,7 светового года от Земли. А это почти космическое «Подмосковье». Обнаружена в 2004-м. По своим характеристикам также очень похожа на Солнце. Но горячее на 54 °C. Кроме того, 18 Скорпиона имеет более высокую концентрацию железа в атмосфере, тогда как состав HIP 56948 практически аналогичен солнечному.
Солнце в определенном смысле лишено того изобилия тяжелых элементов, которое характерно для других звезд того же размера. Одна из гипотез гласит, что эти элементы пошли на создание планет. В этом случае планетная система HIP 56948 должна содержать то же количество материала, что и наша.
— Иными словами, — подчеркивает автор исследования Хорхе Мелендес из Университета Сан-Паулу (Бразилия), — можно надеяться на то, что там есть землеподобные планеты, то есть объекты, обладающие теми же минералами и породами, что и планеты земной группы Солнечной системы.
Есть ли в мире, столь похожем на наш, двойник Земли, пока не известно. Но вероятность найти его очень велика. Может даже случиться, что этот двойник будет обитаемым.
Ученые, правда, уверяют, что двойник Солнца моложе его примерно на миллиард лет. А это вызывает сомнения: успела ли жизнь достаточно развиться в системе этой звезды. А если и развилась, то в неизвестных нам формах.

СТРАННЫЕ НАХОДКИ

Или вот еще странная находка — «черное» солнце. Филип Лукас и его коллеги из британского Университета Хертфордшира обнаружили загадочный объект всего в 9,6 светового года от Земли. Очень маленькое светило. Его диаметр составляет порядка десятой части нашего Солнца. А температура — всего 230 градусов по Цельсию. (Для сравнения: температура видимой части солнца — 5500 градусов по Цельсию.)
Измерено: «жар», поставляемый объектом в окружающее пространство, составляет 0,000026 % нашего, солнечного. Но как раз по столь скромному тепловому излучению и удалось обнаружить малютку, который получил номер UGPS 0722-05.
Как объясняют ученые, если у такой звезды были бы планеты, то их обитателям казалось бы, что оно — солнце — черное.
Едва нагретые звезды маленького диаметра считаются коричневыми карликами. Вроде бы они тоже, как и их яркие родственники, образуются из газопылевого облака, которое сжимается под влиянием собственной гравитации. Однако карликам не хватает массы, чтобы запустить внутри себя термоядерную реакцию. И сиять за ее счет миллиарды лет. Но в коричневых карликах сохраняется тепло, накопленное в процессе сжатия.
Каким бы хилым ни был UGPS 0722-05, это все-таки звезда. А последний раз звезды рядом с нами обнаруживали в 1947 году. Этот коричневый карлик пока самый близкий к нам из всех карликов: 9,6 светового года — это практически «под окнами».
Размером он примерно с наш газовый гигант Юпитер, но раз в 30 тяжелее. И ученые недоумевают: чем таким весомым он набит? Неизвестно. Хотя, по предварительным данным, в атмосфере карлика обнаружены вода и метан.
Есть ли у малютки планетная система, пока не установлено. Но теоретически такое не исключено.
А в прошлом, 2013 году крупная международная команда астрономов благодаря «Очень большому телескопу» Европейской южной обсерватории открыла еще одного «родственника» Солнца. Но очень дальнего. Он «отъехал» ближе «к Уралу», по вселенским меркам. Расположен на расстоянии 250  световых лет. В «паспорте» записан как «звезда HIP 102152». Тоже очень похож на Солнце. Между двумя звездами есть лишь одна серьезная разница — HIP 102152 на 4 млрд лет старше. Но этот старый двойник Солнца дает ученым редчайшую возможность узнать, как будет выглядеть наше светило по мере старения.
— В течение десятилетий мы искали двойников Солнца, чтобы понять нашу звезду, — говорит один из авторов исследования Хорхе Мелендез, сотрудник Университета Сан-Паулу. — Однако с момента первого открытия только в 1997 году мы сумели найти всего несколько. Теперь к нашим услугам «Очень большой телескоп», с помощью которого спектры звезды могут изучаться с высокой точностью, так что мы можем легко выделять двойников Солнца и разобраться, насколько наша звезда особенная. Кроме того, теперь есть возможность изучить, что про­изойдет с Солнцем, когда оно станет почти в 2 раза старше, и одно открытие уже удалось сделать. Отдельно мы поставили вопрос о типичности Солнца в плане химического состава. Особенно нам было интересно, почему наше светило столь бедно литием.

ЛИТИЙ  — СОЛНЕЧНАЯ «КРОВЬ»

Как уверяют специалисты Европейской южной обсерватории, литий — третий элемент таблицы Менделеева — был создан во время Большого взрыва в небольшом количестве вместе с доминировавшими водородом и гелием. Одним из вопросов астрономии является различие в содержании лития у разных звезд. С помощью звезды HIP 102152 в этом вопросе наметился значительный прогресс, так как для солнцеподобных звезд теперь можно утверждать зависимость содержания лития от возраста светила. Солнце сейчас имеет всего 1 % того лития, который содержался в образовавшем нашу звезду облаке пыли и газа. Изучение молодых двойников Солнца показывает, что в них лития намного больше, а теперь, с более старой звездой, есть уверенность в прямой связи возраста и содержания лития. Наличие различных планет также может оказывать влияние на содержание лития, однако эта гипотеза не имеет таких же надежных подтверждений.
Первый автор публикации исследования Ванда Монро делает такое заключение: «Мы обнаружили, что в звезде HIP 102152 очень мало лития. Этот результат впервые уверенно показывает, что старые двойники Солнца имеют меньше лития, чем наше светило или его более молодые собратья. Теперь мы можем быть уверены, что, старея, звезды постепенно разрушают свои запасы лития, а содержание этого металла в Солнце совершенно нормально». Процесс потери лития, правда, пока неизвестен. Существует несколько теорий, в основном базирующихся на переносе лития внутрь звезды, где он может быть легко разрушен. Главная проблема здесь — погружение легкого металла во внутренние слои, где велико содержание тяжелых элементов, вырабатываемых звездой.
...Наблюдения HIP 102152 также дают возможность проверить, не вращаются ли вокруг нее похожие на Землю планеты.
Кстати, исследователи нисколько не исключают вероятность, что и рядом с новичком в списке солнечных «братьев» — HD 162826 — тоже могут вращаться небольшие спутники, подобные Земле. И ученые точно уверены, что в зоне обитания HD 162826 нет газовых гигантов, как Юпитер, гравитационное поле которых не дало бы ужиться с ними небольшой планете. Правда, проверить это в ближайшее время не получится: 110 световых лет все же пока не по силам для земной техники.
Но зачем ученые охотятся за далекими звездами, если еще и наше не очень изучено?

ЦЕЛЬ — НАЙТИ ВСЕХ

Солнце изучается с помощью телескопов на протяжении всего 400 лет. Это незначительное время по сравнению с его возрастом в 4,6 млрд лет. Поэтому для изучения истории, эволюции нашего светила человеку приходится охотиться на редкие звезды — практически полные двойники Солнца, но находящиеся на других этапах эволюции. Конечно, Солнце принадлежит к числу обычных звезд на главной последовательности, но для изучения его истории нужна не похожая, а идентичная звезда. При этом звезды должны совпадать по массе, химическому составу и яркости, с учетом возраста, разумеется. Как, например, HIP 102152, которую мы легко могли бы принять за Солнце, вернувшееся из путешествия во времени на 4 млрд лет вперед.
А вообще, где родилось Солнце? Мы уже знаем, что большинство звезд формируется не поодиночке, а в звездных скоплениях. Но как?
— Когда холодное и плотное газопылевое облако (таких множество в туманности Киля) сжимается под действием силы тяжести, гравитационная нестабильность рано или поздно разбивает его на фрагменты, каждый из которых становится зародышем будущей звезды, — объясняет астроном из Таллина, редактор сайта «Большая Вселенная» (biguniverse.ru) Евгений Золотавкин. — Конечно, большая часть газа и пыли так и не «конвертируется» в звезды. Тогда они выдуваются сильным ветром молодых массивных звезд. Освободившись от окружающей туманности, звездное скопление начинает самостоятельную жизнь. Вернее, оно попросту начинает разваливаться, так как одной лишь силы притяжения звезд недостаточно, чтобы удержать их вместе. Не сразу, но за сотни миллионов лет (срок по меркам Солнца весьма небольшой) скопления буквально испаряются, растеряв все свои звезды.
Солнце, помимо того что является источником жизни на Земле, является вполне себе заурядной звездой, и потому, можно предположить, его рождение проходило по схожему сценарию. Однако тут есть две детали, которые необходимо иметь в виду.
Во-первых, присутствие короткоживущих радиоизотопов в метеоритах говорит нам о вспышке по крайней мере одной массивной сверхновой (с массой >25 масс Солнца) вблизи от протосолнечной туманности. Из наблюдений мы знаем, что такие звезды рождаются не часто, в среднем одна на тысячу. Следовательно, нижний предел количества звезд в скоплении, где родилось Солнце, нам тоже известен и равен ~1000 звезд. На самом деле звезды с массой порядка 25 масс Солнца живут дольше, чем скопления, так что протосолнечная туманность была загрязнена материалом еще более массивной звезды, скажем, в 75 солнечных масс. Но это еще более редкие «звери» в нашей Галактике, повышающие минимальное количество звезд в скоплении до 10 000.
С другой стороны, круговые орбиты восьми планет Солнечной системы вместе с динамикой объектов пояса Койпера накладывают ограничения на размер скопления сверху, так как в слишком большом скоплении соседние звезды возмущали бы орбиты планет и объектов пояса Койпера, вытягивая их и меняя наклонения. Чего (за исключением Седны) в Солнечной системе не наблюдается. Значит, скопление должно было содержать не более… 2000 звезд.
Как-то не складывается. Получается, наблюдательные данные — геохимический анализ метеоритов и динамика тел Солнечной cистемы — противоречат друг другу. Или численным моделям?
Астрономы Дональд Дьюкс и Марк Крамхольц изложили результаты нового численного моделирования, в котором они попытались учесть все нюансы и заново вычислить вероятность разрушения Солнечной системы в результате влияний близко пролетающих звезд скопления. В частности, ученые использовали тот факт, что с ростом массы поверхностная плотность рассеянного скопления не меняется. Варьируя различные параметры (количество звезд в скоплении, его массу, а также различное количество объектов в формирующемся поясе Койпера), ученые сымитировали более 2 млн столкновений молодой Солнечной системы с другими звездами скопления и получили в итоге гораздо более реалистичную оценку вероятности. Оказалось, что с ростом массы скопления вероятность возмущения орбит планет не увеличивается, а напротив, уменьшается!
Результаты объясняются ростом разброса скоростей звезд, входящих в скопление, при увеличении его массы. Другими словами, чем больше масса скопления, тем меньше оно живет. И эта кривая времени гораздо круче стремится к нулю, чем думали раньше. Так как количество близких пролетов звезд при этом остается постоянным (поверхностная плотность скопления постоянна!), общая вероятность уменьшается. Новые результаты позволяют достичь примирения между динамическими и геохимическими ограничениями на начальную массу скопления.
...Одним словом, в том факте, что где-то, даже в нашей Галактике — Млечном пути, затеряны и другие «солнечные родственники», астрономы не сомневаются. Цель — найти всех. Ну, по крайней мере, большую часть. Чтобы узнать, откуда мы, собственно, родом. Поиск построен на гипотезе о том, что звезды рождаются не по одиночке, а группами — кластерами. В поисках «солнечных братьев» астрономы проводят спектроскопию звезд и исследуют уникальные для солнцеподобных планет данные по химическим элементам барию и иттрию, а также изучают параметры их орбитального движения.
Ученые надеются, что проводимое ими исследование прояснит механизмы формирования систем, подобных Солнечной, и поспособствует определению областей в космосе, где можно искать жизнь. В дальнейшем ученые планируют исследовать параметры орбит «братьев» Солнца и смоделировать их эволюцию назад во времени, чтобы определить область в Млечном пути, где эти звезды образовались.
Кроме того, специалисты создадут уникальные компьютерные модели, которые будут отражать орбиты всех известных солнечных «братьев» для того, чтобы установить, где они пересекаются. Эта «точка» и будет тем местом, в котором родилась вся солнечная семья.
— Выяснив, в какой части Млечного пути образовалось Солнце, мы узнаем, в каких условиях находилась ранняя Солнечная система, — надеется профессор Рамирес. — Может быть, поймем, почему мы здесь. И что способствовало появлению жизни.