меню содержание news164 news165 news166
У тройных звезд все-таки могут быть планеты
|
так может выглядеть система HD 188753 ( www.ncac.torun.pl ).
Возможность существования планет в системах двойных и тройных звезд долгое время считалась
крайне маловероятной. Однако недавно такая планета была обнаружена. Это заставило астрономов
пересмотреть оценки потенциального числа планет в кратных звездных системах.
Авторы фантастических романов любят описывать удивительные рассветы на планетах, которые обра-
щаются в системе двойной или тройной звезды. Один из самых известных подобных примеров - пла-
нета Татуин из "Звездных войн". Однако астрономы до недавнего времени крайне скептически относи-
лись к возможности существования таких планет. Дело в том, что в тройной системе орбиты частиц
протопланетного облака оказываются слишком сложными и нестабильными, и это препятствует фор-
мированию планет.
Однако вопреки этому предубеждение в июле планета в кратной системе была всё же открыта. Сде-
лал это польский астроном Мачей Конацки (Maciej Konacki), который работал тогда в Калифорнийс-
ком технологическом институте в Пасадене. Обнаруженная планета относится к классу горячих газо-
вых гигантов и находится в системе тройной звезды HD 188753 на расстоянии 146 световых лет от
Земли. Период обращения планеты вокруг главной солнцеподобной звезды системы составляет 3,35
дня. А на некотором отдалении вокруг той же звезды обращается пара звезд-карликов.
Неожиданный факт настоятельно требовал объяснения, и оно не замедлило последовать. Голландский
астроном Симон Цварт (Simon Zwart) из Амстердамского университета и его американский коллега
Стив Макмиллан (Steve McMillan) из университета Дрексела ( Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania )
предположили, что планета первоначально сформировалась у одиночной звезды, а затем в результате
тесного сближения эта звезда объединилась с двойной звездой в тройную систему. Такое объяснение
на первый взгляд может показаться маловероятным, однако если учесть, что большинство звезд рож-
дается не в одиночестве, а целыми скоплениями, то шансы встретиться для молодых звезд оказывают-
ся значительно выше, чем для старых.
Цварт и Макмиллан смоделировали на компьютере движение звезд в типичном рассеянном звездном
скоплении и оценили вероятность подобного захвата. Оказалось, что в каждом скоплении должно об-
разовываться в среднем 5-6 тройных систем с планетами наподобие HD 188753. Или, иначе говоря,
на каждые миллион одиночных, двойных и тройных систем в нашей Галактике должно приходиться
около 120 тройных звезд с планетами. Это не слишком много, но всё же обнаружить такие системы
вполне возможно.
Если таких систем будет найдено больше, это позволит сделать интересные выводы об условиях их
формирования. В частности, о скоростях и распределении звезд внутри звездных скоплений, которые
рождались в нашей Галактике миллиарды лет назад, пишет журнал New Scientist.
ссылки:
eurekalert.org/pub_releases/2005-11/ns-tlo111605.php
elementy.ru/news/164984?page
yastro.narod.ru/a_news115.htm
Для внеземной жизни может найтись место под солнцем.
А может - и под двумя, и даже.. под тремя
|
По крайней мере одна планета-гигант есть в тройной звездной системе HD188753 в созвездии Лебедя
на расстоянии 146 световых лет. Нельзя исключить, что у этой планеты есть свой спутник, гораздо мень-
шей массы. На нем могут быть почти земные или почти венерианские пейзажи, красиво освещаемые
тройными закатами.
Изображение: NASA / JPL -Caltech
Из письма Иоганна Кеплера (Johannes Kepler, 1571–1630), служившего в те времена придворным матема-
тиком римского императора в Праге, к одному своему немецкому другу, мы знаем причины особого ин-
тереса других придворных к первой книге Галилео Галилея (Galileo Galilei, 1564–1642) «Звездный вестник».
В глубине души они верили в правоту сожженного за десять лет до этого Джордано Бруно (Giordano Bruno,
1548–1600) относительно иных миров и подозревали, что всякое небесное тело и в самом деле населено
невиданными неземными существами. Среди придворных «короля алхимиков» Рудольфа II прошел слух,
что падуанский профессор, имя которого почти никому из них не было пока известно, в построенный им
телескоп увидел не только спутники Юпитера и горы на Луне, но и настоящих живых лунатиков.
В «Звездном вестнике» ничего такого не оказалось, и мы не знаем, что о внеземной жизни думал сам
Кеплер, в целом отвергавший взгляды Бруно. Однако спустя некоторое время Кеплер описал свое собст-
венное путешествие на Луну и знакомство с лунатиками в небольшой повести «Сон», которую многие
теперь рассматривают как первое в истории произведение в жанре Science Fiction. Отношение к проблеме
внеземной жизни потом не раз менялось — от оптимизма к пессимизму и назад, однако до недавнего
времени астрономы имели возможность сравнивать Землю только с другими планетами Солнечной
системы и для понимания общих принципов формирования и развития планетных систем во Вселенной
им явно не хватало информации. Появление методов поиска экзопланет ( планет за пределами Солнеч-
ной системы) и последовавшее открытие таких планет активизировало дискуссии вокруг вопроса о том,
может ли существовать жизнь за пределами Солнечной системы…
Новый этап в изучении этой проблемы начался в 1997 году; именно тогда была впервые обнаружена
планета, вращающаяся около двойной звезды в созвездии Рака — звезды, известной астрономам под
именем 55 Cancri. Ещё четыре спутника этой звезды удалось обнаружить за прошедшие с тех пор 11 лет.
А всего среди первых 200 экзопланет более сорока относились к системам с более чем одной звездой,
причем звезды, как правило, были двойными. В таких системах в большинстве случаев планеты враща-
лись вокруг одной из звезд, и только в двух случаях планеты вращались около обеих.
Впервые же планету, вращающуюся вокруг нескольких звезд, описал знаменитый писатель фантаст и
популяризатор науки Айзек Азимов ( Isaac Asimov, 1920–1992). В его рассказе «Приход ночи» (Nightfall),
увидевшем свет в 1941 году, действие происходит на необычной планете, постоянно освещаемой шес-
тью солнцами. Но в какой степени существование планетных систем с несколькими родительскими
звездами совместимо с законами небесной механики? И можем ли мы что-нибудь сказать о возможнос-
ти жизни на таких планетах?
Ближайшая к нам звездная система Альфа Центавра тоже тройная. Она состоит из двух относительно
близких солнцеподобных звезд а- Центавра А и а- Центавра В, находящихся в среднем на расстоя-
нии 26 астрономических единиц друг от друга и с периодом обращения в 80 лет. Третья звезда системы
- Проксима Центавра (показана стрелкой) — красный карлик, и расстояние до нее значительно больше.
Она совершает полный оборот вокруг двух других за миллионы лет.
Фото: ESO
В течение длительного времени считалось, что планетная система с более чем одной звездой существо-
вать не может и что причиной тому - сбой в механизме образования планет. Действительно, звезда фор-
мируется в ходе компактизации гигантских облаков межзвездного газа и пыли, после чего неиспользо-
ванное «строительное вещество» остается в форме диска. В случае одиночной звезды, именно из него
постепенно возникает планетарная система. Но если звезд несколько и они обращаются вокруг общего
центра тяжести, то гравитационное поле окажется слишком нерегулярным - оно будет просто «разры-
вать» диск на части, препятствуя возникновению планет. Эта точка зрения оказалась слишком упрощен-
ной: компьютерное моделирование показывает, что при некоторых условиях планеты все же могут фор-
мироваться и при наличии нескольких родительских звезд. Вопрос, однако, в том, насколько часто такие
условия реализуются в космосе.
В нашей галактике более половины звезд образуют двойные или тройные системы. Нередки даже четы-
рех-звездные. Различия между системами весьма существенны. Есть двойные системы, в которых звезды
удалены друг от друга на расстояние в три световых года (почти как от Солнца до а- Центавра - ближай-
шей звезды ). Есть и такие системы, в которых звезды расположены в астрономическом смысле очень
близко друг к другу. В некоторых системах звезды имеют одинаковую массу, а в некоторых массы звезд-
-партнеров могут отличаться в 1000 раз. Иногда звездные орбиты практически круговые, а иногда - силь-
но вытянуты.
В какой из разновидностей звездных систем планеты могут существовать достаточно долго и при доста-
точно благоприятных условиях для того, чтобы в них могла зародиться жизнь? Ответить на этот вопрос
попытались Элиза Кинтана (Elisa Quintana) из Института СЕТИ в Маунтин-вью ( SETI Institute in Mountain
View) и её коллега Джек Лиззауэр ( Jack Lissauer ) из Научно-исследовательского центра НАСА им. Дж.
Эймса в Мофетт-Филд (NASA Ames Research Center).
При некоторых значениях свободных параметров компьютерная модель дает вполне обнадеживающие
результаты. Например, если две звезды одинаковой массы ( равной массе Солнца), движутся по круго-
вым орбитам относительно общего центра масс - то есть середины отрезка, соединяющего их центры,
- и если длина этого отрезка превышает четыре астрономических единицы ( это используемая в астро-
номии мера длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца), то формирование протопланет-
ного облака в форме диска, охватывающего сразу обе звезды, вполне вероятно. Точное значение вероят-
ности определяется отношением масс звезд; кроме того, устойчивость протопланетного диска будет ни-
же, если орбиты не круговые, а эллиптические — причем устойчивость тем ниже, чем более вытянуты
орбиты.
Звезда 55 Рака стала рекордсменом по количеству планет: в 2007 году была обнаружена пятая планета,
получившая номер f. Ее масса всего в 45 раз превосходит массу Земли, и она совершает полный оборот
вокруг звезды 55 Рака за 260 дней. Больше всего исследователей воодушевляет, что ее орбита целиком
лежит внутри «обитаемой зоны», то есть на ней может быть жидкая вода. А еще у планеты f может ока-
заться похожий на Землю спутник...
Фото: NASA/ JPL-Caltech
Справедливые для подавляющего большинства случаев, эти правила допускают некоторые исключения.
Устойчивость протопланетных дисков вокруг движущихся по эллиптическим орбитам двух звезд с мас-
сами, равными массе Солнца, будет сохраняться, если максимальное удаление звезд друг от друга рав-
няется 15 а.е. и минимальное — 5 а.е. Если же две звезды вращаются относительно друг друга на неболь-
шом расстоянии, то протопланетный диск вполне сможет охватить обе звезды одновременно. Именно
из такого диска образовалась, по всей видимости, одна из планет в системе двойной звезды 55 Рака.
Планеты, на которых потенциально может возникнуть жизнь, имеет смысл искать только в границах
«зоны обитаемости» — там, где вода на поверхности планеты может находиться в жидком состоянии.
На внутренней границе зоны обитаемости температура должна быть достаточно низкой, чтобы вода
могла конденсироваться из водяного пара; на внешней границе - достаточно высокой, чтобы вода не
замерзала. В Солнечной системе только две планеты - Марс и Земля - находятся в этой зоне.
Маргарет Тёрнбул ( Margaret Turnbull), независимый исследователь из города Антиго штата Висконсин,
и Джилл Тартер (Jill Tarter) из Института СЕТИ (SETI Institute) на протяжении нескольких лет составляют
каталог наиболее «подозрительных» звезд, вблизи которых с наибольшей вероятностью может обнару-
жится жизнь. Из стандартного звездного каталога они выбрали 118 218 ближайших звезд, решили отыс-
кать среди них такие звездные системы, в которых планета, находясь в обитаемой зоне, двигалась бы
по устойчивой орбите. В первую очередь их интересовали звезды, светимость которых на протяжении
как минимум трех миллиардов лет не менялась бы более чем на три процента. В общей сложности Тёрн-
бул и Тартер идентифицировали 17 129 звезд с подходящими зонами обитания, из которых 2200 с высо-
кой степенью вероятности являются системами нескольких звезд. При этом всего лишь у девятнадцати
двойных звезд планеты, находящиеся в зоне обитаемости, обладали устойчивыми орбитами.
К сожалению, самая удобная для исследования звездная система - ближайшая к Солнцу трехзвездная
система а- Центавра — критериям Тёрнбул и Тартера не удовлетворяет. Некоторые астрономы считают,
однако, что в ней все же имеет смысл поискать следы жизни ( заметим, что в одной из компьютерных
игр действие происходит на вращающейся вокруг звезды а- Центавра планете Хирон). На удалении в
10 000 а.е от двух звезд этой системы — а- Центавра А и а- Центавра B — движется третья, известная
как Проксима Центавра (Proxima Centauri), судя по всему, ближайшая к Солнцу звезда. Массы а- Центав-
ра А и а- Центавра B равны 1,1 и 0,9 массы Солнца соответственно, в то время как масса Проксимы
Центавра почти в десять раз меньше массы Солнца. Первые две звезды движутся по сильно вытянутым
эллиптическим орбитам; по мере движения их взаимное удаление меняется от 11 до 36 а.е.
Планета b у звезды HD 80606 в созвездии Большой Медведицы считается пока самым экзотическим
объектом среди всех экзопланет. Она удаляется от своей звезды в афелии примерно на такое же рас-
стояние, как и Земля от Солнца, однако эксцентриситет ее орбиты примерно такой же, как у орбиты
кометы Галлея. Так что в перигелии она подходит к своему солнцу ближе, чем Меркурий к нашему,
однако проскакивает зону экстремальной жары менее чем за сутки.
Фото: NASA/ JPL-Caltech/ J. Langton ( UC Santa Cruz )
Любая планета в подобной системе должна испытывать 3-процентное изменение потока энергии от
родительских звезд, а это чревато значительными колебаниями средней глобальной температуры на
планете - в интервале от 15 °C до 23 °C, то есть они существенно превышают те, которые, судя по
всему, имели место на Земле за все четыре с половиной миллиарда лет её существования. Если бы
даже жизнь на такой планете и возникла, то её развитие происходило бы в непрестанном противодей-
ствии погодным катаклизмам, вызванным температурными колебаниями. Но для бактерий, живущих
в скальных породах на глубине в 3 км, перепады в состоянии погоды на поверхности планеты принци-
пиального значения не имеют, и, однажды возникнув, они могут существовать относительно безбедно.
Если же звезды в двойных системах находятся друг от друга на значительном расстоянии, то колебания
температур на планете будут существенно меньшими. Но даже если звезды разделяют 80 а.е. - расстоя-
ние от Солнца до границ Солнечной системы — то вторая звезда казалась бы на планете ( вращающей-
ся вокруг первой) в 150 раз более яркой, чем полная Луна. Её присутствие было бы заметным и в днев-
ное время, а ночью из-за нее не были бы видны на небосводе удаленные звезды. Свет этой звезды ока-
зывал бы существенное влияние на эволюцию ночных форм жизни планеты.
Важная роль в вопросе о возникновении жизни принадлежит кометам. Из-за гравитационного воздейс-
твия со стороны сразу нескольких звезд их траектории могут становиться весьма причудливыми, что
может привести к столкновениям с находящимися в обитаемой зоне планетами. Однако столкновение
с кометой - о чем напоминает Элиза Кинтана в своей статье в New Scientist - совсем не обязательно
станет для инопланетной жизни катастрофой. Именно кометы могут обеспечить транспорт богатых во-
дой веществ на те планеты, на которых вода отсутствует. Так, недавнее исследование Джереми Вертгей-
мера ( Jeremy Wertheimer) и Крега Лафлина ( Creg Laughlin ) из Калифорнийского университета в Санта-
-Крузе (University of California at Santa Cruz) показало, что вокруг звезд Альфа Центавра A и B присутствует
кометное облако и что температура этого облака достаточно низка для того, чтобы кометы содержали
воду. Более того, они предположили, что Проксима Центавра может подойти к этому облаку достаточно
близко, и в результате её гравитационного воздействия содержащие воду кометы могут перейти на тра-
ектории столкновения с теми планетами, которые, вполне возможно, движутся вокруг а-Центавра А и В.
По словам Элизы Кинтана, «существование обитаемых планет в системе а-Центавра уже нельзя считать
абсолютно невероятным».
Главное значение полученных результатов в том, что количество мест, где можно искать жизнь, в нашей
галактике снова сильно возрастает. У нее теперь хорошие шансы на существование на планетах из сис-
тем нескольких звезд, и астробиологии уже начинают фантазировать в отношении возможного облика
такой жизни. Необычной, к примеру, может стать раскраска листьев растений…
Действительно, процесс фотосинтеза адаптируется, как известно, к спектру излучения и, если интересу-
ющая нас планета вращается вокруг более молодой и более горячей ( по сравнению с Солнцем ) звезды,
то растения будут наиболее эффективно усваивать свет сине-голубого диапазона, а их цвет будет менять-
ся в диапазоне от зеленого до красного. Вполне допустимо существование на планете и таких растений,
фотосинтез у которых будет настроен на разные спектры разных звезд.
Самое время процитировать Николая Гумилева:
« На далекой звезде Венере солнце пламенней и золотистей.
На Венере, ах, на Венере, у деревьев синие листья ».
ссылки:
vokrugsveta.ru/telegraph/cosmos/862
universe-news.ru/article-1251.html
Телескоп Spitzer изучает, как формируются карликовые галактики
|
Система NGC 5291. Псевдоцветное изображение, где длина волны 3,6 мкм соответствует
синему цвету, 4,5 мкм - зеленому, 5,8 мкм - оранжевому и 8,0 мкм - красному. Источники с
яркой PAH-эмиссией, в том числе и приливно-отливные карликовые галактики TDGs, здесь
носят красноватый оттенок. Примерно 15 этих карликовых галактик образовались вдоль
двух дуг, находящихся на расстоянии нескольких тысяч световых лет от двух крупных галак-
тик, вместе называемых NGC 5291 ( в центре снимка ).
Изображение NASA / JPL-Caltech / Cornell Univ
commons.wikimedia.org/wiki/File:NGC_5291SST05-021.jpg
Астрономы, использующие космический телескоп "Спитцер" (Spitzer Space Telescope), работающий в
инфракрасном диапазоне, изобрели новый способ поиска небольших слабосветящихся галактик, что
образуются в результате катастрофических столкновений между галактиками крупными. С помощью
своей новой методики ученые надеются получить ответ на важный вопрос о том, каким же образом
большинство карликовых галактик ( в том числе и расположенных в непосредственной близости от
нашего собственного Млечного пути ) рождаются на свет.
Как известно, большинство наших галактических соседок принадлежит к числу именно таких вот
"крошек", причем сам Млечный путь по массе составляющих его звезд превосходит "малюток" в тыся-
чи раз. Скорее всего, та же самая типичная ситуация повторяется и в случае других крупных галактик,
окруженных многочисленной "родней" (удалось разглядеть, например, несколько мелких компаньонок
у ближайшей к нам спиральной галактики - туманности Андромеды). Считается, что гигантские галак-
тики образовались в результате столкновений и слияния более мелких, а вот откуда берутся мелкие -
ясно не до конца.
То есть часть карликовых галактик, безусловно, могла сохраниться еще с изначальных времен сущест-
вования нашей Вселенной, когда они - вскоре после Большого взрыва - возникли в результате сжатия
исконного межгалактического газа. Однако сомнительно, чтобы такое количество тех первых галактик
смогло благополучно - без столкновений и слияний (особенно частых в самую раннюю эпоху) - сохра-
няться на протяжении минувших миллиардов лет.
Группа американских астрономов из Корнеллского университета (Cornell University, Итака, штат Нью-
-Йорк) попробовала раскрыть эту тайну, изучая совокупность карликовых галактик, родившуюся, по
всей видимости, из осколков двух крупных галактик, врезавшихся друг в друга.
"Важно сравнить свойства этих карликовых галактик, образовавшихся в результате столкновений га-
лактик крупных, с теми карликами, которые, возможно, сохранились со времен эпохи, следовавшей
за Большим взрывом", - пояснил член исследовательской группы Джим Хайгдон ( Jim Higdon).
Объекты, подвергшиеся изучению этой группой, относятся к разряду так называемых приливно-отлив-
ных карликовых галактик (tidal dwarf galaxies - TDGs), поскольку они рождаются в результате гравитаци-
онного взаимодействия двух крупных галактик. Формирование происходит в протяженных хвостооб-
разных структурах, настолько малозаметных, что до сих пор удавалось наблюдать лишь примерно дю-
жину из них. Однако теперь на помощь группе из Корнеллского университета пришла рекордная чувс-
твительность инфракрасного спектрографа "Спитцера", которая и помогла идентифицировать сразу 13
таких новых TDGs вблизи пары сливающихся галактик NGC 5291N и NGC 5291S (получивших объеди-
ненное название NGC 5291), что расположены от нас на расстоянии в 200 миллионов световых лет в
созвездии Центавра (Кентавра). Карликовые галактики выстроились вдоль двух звездных и газовых
арок, растянувшихся приблизительно на 240 тысяч световых лет позади каждой из двух сталкивающих-
ся больших галактик ( длина каждой такой арки в ~ 4 раза превышает диаметр Млечного пути ).
Предыдущие исследования, проведенные в ультрафиолетовом диапазоне, уже позволили предполо-
жить, что эти "дуги" содержат "узлы" из формирующихся звезд. "Спитцер" не только подтвердил эти
предположения, позволив наглядно продемонстрировать эти области, но и дал знать, что приливно-
-отливные карликовые галактики фактически представляют собой "генераторы" звездообразования,
возраст звезд в которых ( общей массой, соответственно, 150 и 300 миллионов солнечных масс) сос-
тавляет менее 5 миллионов лет ( возраст нашего Солнца около 4,6 миллиарда лет), а уровень содержа-
ния "металлов" достаточно высок (1/3 солнечного) - ясно, что такие карлики никак не могут быть "ре-
ликтовыми старичками".
Исследователям удалось получить характерные спектральные "подписи" ( в инфракрасном диапазоне)
карликовых галактик, порожденных слиянием крупных галактик (в частности, яркие эмиссионные сле-
ды полициклических ароматических углеводородов (polycyclic aromatic hydrocarbon - PAH ), и теперь
они ищут такие же подписи-сигнатуры среди объектов, зафиксированных в ходе реализации крупней-
ших инфракрасных обзоров неба, чтобы понять, какая часть из общего числа других карликовых галак-
тик сформировалась этим же путем.
"Мы хотим понять, каким образом была создана окружающая нас Вселенная", - поясняет руководитель
группы Сара Хайгдон ( Sarah Higdon).
В общем, круг замыкается - крупные галактики появляются в результате слияния карликовых, а столк-
новения крупных галактик, в свою очередь, порождают россыпь более мелких... Результаты предпола-
гается опубликовать в будущем выпуске "Астрофизического журнала" ( Astrophysical Journal )
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.98617.html
Dwarfs found in colliding galaxies' wake - New Scientist
Cosmic Recycling: The Birth of Galaxies - Sarah Higdon's Tidal Dwarf Galaxy Page
First Detection of PAHs and Warm Molecular Hydrogen in Tidal Dwarf Galaxies - arXiv
Снимок NGC 5291 в оптическом диапазоне
Столкновения галактик
Galaxy Collisions
