Аналоги Солнца

Звезда солнечного типа, звезда-аналог Солнца и двойник Солнца — это три категории звёзд, более или менее похожих на Солнце. Изучение этих звёзд весьма важно для лучшего понимания свойств Солнца, его уникальности или, наоборот, типичности среди других звёзд, а также возможности существования обитаемых планет у других звезд.

Категории подобия

Можно выделить три категории звезд подобных Солнцу, которые будут отражать эволюцию астрономических наблюдательных технологий. Вначале звёзды солнечного типа были наиболее похожими звёздами, которые можно было определить. Затем по мере развития техники и наблюдательных технологий, когда стало можно получать больше весьма важных деталей, таких как: cветимость, температура, металличность и т. д. была выделена следующая категория — звезда-аналог Солнца. В настоящее время существует возможность находить звёзды — практически полные двойники Солнца^[1].

Звёзды солнечного типа

Эти звёзды в широком смысле похожи на Солнце. Они лежат на главной последовательности, их показатель цвета B-V находится между 0,48 и 0,8 (у Солнца этот показатель 0,65). В качестве альтернативы можно использовать спектр и тогда в звёзды солнечного типа можно включать жёлтые и оранжевые карлики, у которых показатель цвета B-V находится между 0,5 и 1,0. Таким образом, в эту категорию может попасть примерно 10 % всех звёзд и тем самым можно установить верхнюю границу количества звёзд более или менее похожих на Солнце. Звёзды солнечного типа показывают весьма неплохую корреляцию между скоростью их вращения и активностью хромосферы (это можно определить по спектральной линии кальция), а также корональной активности (определяется по рентгеновскому излучению). Также по скорости вращения и магнитной активности, которая проявляется в течение всей жизни звезды, можно оценивать их возраст^[2]. В своей работе Мамачек (Mamajek) и Хиллебрандт (Hillenbrand) в 2008 оценили возраст 108 звёзд солнечного типа (F8V-K2V), находящихся на главной последовательности в радиусе 16 парсек от Солнца, основываясь на анализе их хромосферной активности, исследуя эмиссионные линии H и K кальция.

В следующей таблице показан пример звезд солнечного типа в пределах 50 световых лет, на основе текущих измерений.

Пример звезд солнечного типа

Название	Координаты[3]		Рас- стояние[3] (св.г.)	Спектральный класс[3]	Темпера- тура (K)	Метал- личность (%)	Прим.
	Прямое восхождение	Склонение
Тау Кита	01ч 44м 04,1с	−15° 56′ 15″	11,9	G8V	5,344	30	[4]
40 Эридана A	04ч 15м 16,3с	−07° 39′ 10″	16,5	K1V	5,126	48	[4]
Дельта Павлина	20ч 08м 43,6с	−66° 10′ 55″	19,9	G8IV	5,604	240	[5]
HR 7722	20ч 15м 17,4с	−27° 01′ 59″	28,8	K0V	5,166	91	[5]
Глизе 86 A	02ч 10м 25,9с	−50° 49′ 25″	35,2	K1V	5,163	57	[4]
54 Рыб	00ч 39м 21,8с	+21° 15′ 02″	36,1	K0V	5,129	154	[6]
HD 14412	02ч 18м 58,5с	−25° 56′ 45″	41,3	G5V	5,432	34	[6]
HD 172051	18ч 38м 53,4с	−21° 03′ 07″	42,7	G5V	5,610	47	[6]
72 Геркулеса	17ч 20м 39,6с	+32° 28′ 04″	46,9	G0V	5,662	42	[6]
HD 196761	20ч 40м 11,8с	−23° 46′ 26″	46,9	G8V	5,415	49	[5]
Ню2 Волка	15ч 21м 48,1с	−48° 19′ 03″	47,5	G4V	5,664	46	[5]

Особенности звёзд спектральных классов F, G и К

Спектральный класс Солнца — G2^[7].

Спект­ральный класс	Абсолютная звёздная величина	Температура поверхности (Кельвин);	Боло­метри­ческая светимость	Масса (в мас­сах Солнца)	Радиус (в ра­диусах Солнца)	Свети­мость (в свети­мостях Солнца)	Обитаемая зона (а. е.)	Время жизни (млн лет)
F0	+2,72	7200	6,50	1,600	1,640	6,38	2,55	1600
F2	+3,17	6890	4,30	1,520	1,460	4,14	2,07	1760
F5	+3,49	6440	3,20	1,400	1,440	3,00	1,79	3440
F8	+3,94	6200	2,10	1,190	1,260	1,93	1,45	6880
G0	+4,31	6030	1,50	1,050	1,130	1,36	1,22	9180
G2	+4,65	5860	1,10	0,998	1,020	0,97	1,05	10 100
G5	+5,01	5770	0,79	0,920	0,893	0,69	0,89	14 000
G8	+5,20	5570	0,66	0,842	0,875	0,56	0,81	17 900
K0	+5,69	5250	0,42	0,790	0,786	0,34	0,65	21 100
K1	+5,83	5080	0,37	0,766	0,788	0,28	0,61	>25 000
K2	+6,09	4900	0,29	0,742	0,750	0,21	0,54	>25 000
K3	+6,21	4730	0,26	0,718	0,762	0,18	0,51	>25 000
K4	+6,55	4590	0,19	0,694	0,692	0,12	0,43	>>25 000
K5	+6,81	4350	0,15	0,670	0,684	0,082	0,39	>>25 000
K7	+7,25	4060	0,10	0,606	0,641	0,042	0,32	>>25 000

Звезда-аналог Солнца

Эти звезды с точки зрения фотометрии подобны Солнцу, имея следующие характеристики:

• температура отличается от солнечной не более чем на 500 градусов (то есть, находится в пределах от 5200 до 6300 K)
• металличность составляет 50-200 % от солнечной, и это подразумевает, что звезда может иметь или имела протопланетный диск, из которого сформировались или могут сформироваться планеты
• звезда не имеет компаньона, или, по крайней мере, близкого компаньона (с орбитальным периодом меньше 10 дней), так как в противном случае он мог бы стимулировать нежелательную звёздную активность.

Ниже приведён список звёзд, удалённых от Солнца не более чем на 50 световых лет и отвечающих этим критериям.

• Альфа Центавра A
• Альфа Центавра B
• 70 Змееносца
• Сигма Дракона
• Эта Кассиопеи A
• 82 Эридана
• 107 Рыб
• Мю Кассиопеи A
• 61 Девы
• Дзета Тукана
• Хи 1 Ориона
• Бета Волос Вероники
• HR 4523 A
• 61 Большой Медведицы
• HR 4458 А
• HR 511
• Альфа Столовой Горы
• Йота Персея
• Gliese 534.1
• Gliese 668.1
• Дзета¹ Сетки
• Дзета² Сетки
• 55 Рака
• HD 69830
• HD 10307
• HD 147513
• 58 Эридана
• HD 211415 А
• HR 8935
• 47 Большой Медведицы
• Gliese 796
• Пси Змеи A
• 20 Малого Льва
• Ню Феникса
• 51 Пегаса

Двойники Солнца

Эти звёзды ещё более похожи на Солнце, отвечая ещё более строгим критериям:

• температура отличается от солнечной не более чем на 50 градусов (то есть находится в пределах от 5720 до 5830 K)
• металличность составляет 89-112 % от солнечной, подразумевая, что в протопланетном диске было столько же пыли, пригодной для формирования планет
• отсутствие какого-либо компаньона
• возраст, отличающийся от солнечного не более чем на 1 миллиард лет (то есть в пределах от 3,5 до 5,6 млрд лет)

Под эти критерии подходят следующие звёзды (Солнце добавлено для сравнения):

Название	Координаты[3]		Рас- стояние[3] (св.г.)	Спект- ральный класс[3]	Темпера- тура (K)	Мета- личность (%)	Возраст (млрд лет)	Прим.
	Прямое восхождение	Склонение
Солнце	—	—	0,00	G2V	5,778	100	4,6	[8]
Бета Гончих Псов	12ч 33м 44,5с	+41° 21′ 26,9″	27,4	G0V	6.045	70	5,3	[9]
18 Скорпиона	16ч 15м 37,3с	–08° 22′ 06″	45,1	G2Va	5835	102,5	3,4	[9]
37 Близнецов	06ч 55м 18,6с	+25° 22′ 32,5″	56,3	G0V	6024	66	5,5	[9]
HD 44594	06ч 20м 06,1с	-48° 44′ 27,9″	83,4	G4V	5680	155	4,6	[9]
HD 138573	15ч 32м 43,7с	+10° 58′ 06″	101	G5IV-V	5710	93,3	7,8	[10]
HD 142093	15ч 52м 00,6с	+15° 14′ 09″	70	G2V	5841	98	5,0	[10]
HD 195034	20ч 28м 11,8с	+22° 07′ 44″	120	G2V	5720	91	4,6	[11]
HD 98618	11ч 21м 29,1с	+58° 29′ 04″	101	G5V	5851	101	4,7	[9]
HD 143436	16ч 00м 18,8с	+00° 08′ 13″	141	G0	5768	100	3,8	[10]
HD 129357	14ч 41м 22,4с	+29° 03′ 32″	154	G2V	5749	99	8,2	[10]
HD 133600	15ч 05м 13,2с	+06° 17′ 24″	171	G0	5808	101	6,3	[9]
HD 101364	11ч 40м 28,5с	+69° 00′ 31″	217	G5V	5783	100,5	4,7	[9][12]

Самым точным двойником Солнца на 2007 год являлась звезда HIP 56948 (созвездие Дракона). Её масса составляет 0,994±0,004 M☉, радиус — 1,14 R☉, светимость — 1,35 L☉, температура — 5747,9 K. Но главное, она похожа на Солнце по содержанию лития. Расстояние до звезды — 208±9 св. лет (64±3 парсека).

Потенциальная обитаемость

Ещё один способ определить звезду-аналог Солнца, это рассмотреть звёзды с точки зрения возможности существования рядом с ними обитаемых планет. В проекте SETI с этой целью отбирались звёзды, отвечающие следующим условиям^[13]:

• возраст — не меньше 3 млрд лет
• звезда лежит на главной последовательности
• отсутствие переменности
• возможность существования землеподобных планет
• динамически стабильная обитаемая зона возле звезды.

Требование того, что звезда должна находиться на главной последовательности по крайней мере 3 млрд лет сразу же накладывает верхнюю границу на массу звезды, которая равна 1,5 солнечным массам, что соответствует самым горячим жёлтым карликам, спектрального типа F5.V. Такие звёзды могут быть ярче Солнца от 2,5 до 8,55 раз.

Отсутствие переменности означает, что яркость не может меняться более чем на 1 %. Также подразумевается отсутствие больших эксцентриситетов орбит планет в обитаемой зоне.

Металличность, по крайней мере 81 % от солнечной, требуется, чтобы существовала потенциальная возможность существования землеподобных планет. Существует, также проблема планетных систем с «горячими» Юпитерами. Считается^[14], что возле самой звезды недостаточно материала для образования планет и, соответственно, все планеты этого типа образовались во внешней части системы, а потом мигрировали к центру из-за торможения в газопылевом диске. В процессе такой миграции землеподобные планеты будут либо разрушены, либо захвачены и станут спутниками. Однако, существуют модели, показывающие что землеподобные планеты, могут формироваться во время таких миграций, причём газовые гиганты могут остаться внутри обитаемой зоны и могут иметь землеподобные спутники.

Планеты в кратных звёздных системах с тремя и более звёздами не могут иметь стабильные орбиты в течение долгого времени. Стабильные орбиты в обитаемой зоне могут быть только у одиночной звезды или у отдельных двойных звёзд. Также существует проблемы в системах с газовыми гигантами, которые имеют большой эксцентриситет, и соответственно, могут искажать орбиты землеподобных планет.

См. также

• Планеты, пригодные для возникновения жизни
• Колонизация космоса

Примечания

1. ↑ D. R. Soderblom; J. R. King (1998). «Solar-Type Stars: Basic Information on Their Classification and Characterization». Solar Analogs : Characteristics and Optimum Candidates.
2. ↑ E. E. Mamajek; L. A. Hillenbrand (2008). «Improved Age Estimation for Solar-Type Dwarfs Using Activity-Rotation Diagnostics». Astrophysical Journal 687: 1264. DOI:10.1086/591785.
3. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} SIMBAD Astronomical Database. SIMBAD. Centre de Données astronomiques de Strasbourg. Архивировано из первоисточника 14 марта 2012.
4. ↑ ^{1 2 3} Santos, N. C.; Israelian, G.; Randich, S.; García López, R. J.; Rebolo, R. (October 2004). «Beryllium anomalies in solar-type field stars». Astronomy and Astrophysics 425: 1013–1027. DOI:10.1051/0004-6361:20040510. Bibcode: 2004A&A...425.1013S.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Sousa, S. G.; et al. (August 2008). «Spectroscopic parameters for 451 stars in the HARPS GTO planet search program. Stellar [Fe/H] and the frequency of exo-Neptunes». Astronomy and Astrophysics 487 (1): 373–381. DOI:10.1051/0004-6361:200809698. Bibcode: 2008A&A...487..373S. See VizieR catalogue J/A+A/487/373.
6. ↑ ^{1 2 3 4} Holmberg J., Nordstrom B., Andersen J. The Geneva-Copenhagen survey of the solar neighbourhood. III. Improved distances, ages, and kinematics 941–947 (July 2009). doi:10.1051/0004-6361/200811191. Архивировано из первоисточника 2 апреля 2012..
7. ↑ Kieli Star tables. Calstatela (2007). Архивировано из первоисточника 17 мая 2009.
8. ↑ Williams, D.R. Sun Fact Sheet. NASA (2004). Архивировано из первоисточника 10 августа 2011. Проверено 23 июня 2009.
9. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7} Meléndez, Jorge; Ramírez, Iván (November 2007). «HIP 56948: A Solar Twin with a Low Lithium Abundance». The Astrophysical Journal 669 (2): L89-L92. DOI:10.1086/523942. Bibcode: 2007ApJ...669L..89M.
10. ↑ ^{1 2 3 4} King, Jeremy R.; Boesgaard, Ann M.; Schuler, Simon C. (November 2005). «Keck HIRES Spectroscopy of Four Candidate Solar Twins». The Astronomical Journal 130: 2318–2325. DOI:10.1086/452640. Bibcode: 2005AJ....130.2318K.
11. ↑ TAKEDA Y.,TAJITSU A. (Jan 2009). «High-dispersion spectroscopic study of solar twins: HIP 56948, HIP 79672, and HIP 100963». Astronomical Soc. Jap 61: 471-480. Bibcode: 2009PASJ...61..471T.
12. ↑ Vázquez, M.; Pallé, E.; Rodríguez, P. Montañés Is Our Environment Special? // The Earth as a Distant Planet: A Rosetta Stone for the Search of Earth-Like Worlds. — Springer New York, 2010. — P. 391–418. — ISBN 978-1-4419-1683-9 See table 9.1.
13. ↑ M. C. Turnbull & J. C. Tarter (2002). «Target Selection for SETI. I. A Catalog of Nearby Habitable Stellar Systems».
14. ↑ Fogg, Martyn J.; Richard P. Nelson (2007). «On the formation of terrestrial planets in hot-Jupiter systems». A&A 461: 1195–1208. arΧiv:astro-ph/0610314v1.