Печать

[фок Гюнце]

Орбиты всех семи планет системы близки к звезде - находятся в диапазоне от полутора до девяти миллионов километров  от нее.
В таких условиях притяжение звезды и его градиент  достаточны для того, чтобы затормозить вращение планеты. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg92336#msg92336

Ну, а насчет того, как часто случается приливный захват - напомню http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg92335#msg92335
Луна. И большинство крупных спутников в Солнечной системе.

[Gileann]

Вау, то есть самая дальняя планета в 6 раз ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу!
Понятно, спасибо

[фок Гюнце]

У орбиты Меркурия еще и эксцентриситет велик - 0,2; 46 миллионов километров перигелий, около 70 миллионов километров афелий. А орбиты планет системы TRAPPIST-1  - почти круговые. И при этом Меркурий и так находится в спин-орбитальном резонансе 3:2, хотя у него условия для приливного захвата куда хуже -и притяжение Солнца, и градиент намного меньше, чем даже для внешней планеты истемы TRAPPIST-1.

[фок Гюнце]

Некоторое время назад поднялась шумиха вокруг звезды HD 164595 - мол-де российский радиотелескоп РАТАН-600 уловил пришедший от звезды двухсекундный сигнал на частоте 11 гигагерц.

Как Вы понимаете, это ну просто-таки неопровержимо доказывает, что мы в этом мире не одиноки. И возбужденные этим сигналом SETI немедленно развернулись в боевые порядки и потребовали организовать круглосуточный мониторинг - вдруг нам еще что-то пришлют.
Круглосуточного, конечно, не организовали - но шум подняли и на наблюдения отвлеклись. Увы, никто больше ничего не прислал - что еще более несомненно доказывает, что они там есть, потому что не только сигнал прислали, но еще и прячутся.

Сама звезда, замечу, на мысли навевает. Она (точнее, по указанным ниже причинам, ее следует называть HD 164595А) - почти точное подобие Солнца. Спектральный класс G2V, как у нас, металличность [Fe/H]=−0,04±0,08 - практически, как у нас, масса 0,99 солнечной, возраст - 4,5 миллиарда лет: тоже практически как у нас! Словом, будете в тех краях - а это, замечу, рядом, всего 94 с небольшим световых года - не перепутайте!

Правда, планет у звезды маловато. Всего одна. Зато большая: минимальная масса - не менее 16 земных. Тут уж не суперземлей попахивает, а скорее, небольшим ледяным гигантом. Да и расположена она как-то безрадостно для энтузиастов - в полтора раз ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу, так что можете судить сами об условиях на этой планете (не могу сказать "на поверхности планеты", потому что практически наверняка ни о какой поверхности там речи не идет).

В общем, видимо, по мысли пылких энтузиастов, жизнь (тем более, цивилизация) у этой звезды должна была заводиться без всяких планет, прямо в космическом пространстве.

А теперь - самое интересное.
Посмотрите на фотографию звезды.

Полюбовались?
Она - двойная. Это - широкая двойная система, и второй компаньон, HD 164595В обращается вокруг HD 164595А с проецирумым расстоянием около двух с половиной тысяч астрономических единиц. Сохранить долговременную, в течение миллиардов лет, стабильность любой орбиты в таких случаях можно только очень специальным подбором начальных условий.
К тому же это еще и вспыхивающий (до сих пор!) красный карлик класса M2,5V массой около 0,4 солнечных.

Мда... Искать жизнь в такой системе могут только особо пылкие энтузиасты...

[фок Гюнце]

Просто интересное

Полюбуйтесь этой замечательной фотографией:

В основном на ней мы видим известную звезду Регул (α Льва), удаленную на 77 световых лет.

Собственно, это не звезда, а четверная иерархическая звездная система.

Основной компонент - звезда спектрального класса В7V массой около 3,5 солнечных.
Звезда обладает очень высокой скоростью вращения - период вращения составляет всего 15,9 часа - и в результате ее экваториальный диаметр превосходит полярный на тридцать процентов, а температура поверхности на полюсе в полтора раза выше, чем на экваторе. Если бы она вращалась всего на 14% быстрее, ее внешние слои на экваторе начали бы срываться с поверхности.
Ось вращения звезды перпендикулярна к лучу зрения, так что мы наблюдаем этот эллипс как раз в его экваториальной плоскости.

А на удалении 4200 астрономических единиц от звезды вокруг нее обращается (с периодом около ста тридцати тысяч лет) система спутников: оранжевый карлик массой 0,8 солнечных класса К1V и на расстоянии около ста астрономических единиц от него - симметричная близкая пара красных карликов массой по 0,2 солнечных класса М5V.

Полюбовавшись Регулом, обратим внимание на тусклое пятно рядом с ним.
В общем, официально это - карликовая галактика. Удаленный на 820 тысяч световых лет от нас спутник Млечного пути, именуемый Лев I.

Собственно, галактикой она называется пока достаточно условно, потому что, хотя она неплохо изучена, на самом деле не ясно, является ли она галактикой. В основном, она демонстрирует некоторую неопределенность самого этого понятия.

Оцениваемая по динамике находящихся в ней звезд полная масса этого образования составляет примерно двадцать миллионов солнечных. Казалось бы, для галактики этого очень мало - но мы же знаем, что спектр полных масс галактик, в принципе, теоретически может начинаться ориентировочно с полутора миллионов солнечных.

При этом сама галактика как целое, похоже, ухитряется иметь одно феерическое свойство - она не вращается. Как это возможно для галактики - понять трудно.

Состоит это образование из весьма низкометалличных звезд, которые, тем не менее, относительно молоды. Самые старые звезды этой галактики имеют возраст порядка восьми миллиардов лет, подавляющее большинство (процентов 80) - от 2 до 6 миллиардов лет, после этого звездообразование практически завершилось, и дальше изредка появлялись только единичные звезды. Около миллиарда лет назад и они появляться прекратили.

Собственно, если судить по звездному населению, то Лев I - это удивительно молодой спутник нашей Галактики. Это если, конечно, считать Лев I именно спутником Млечного пути, то есть, самостоятельной галактикой, которая находится с нашей в гравитационном взаимодействии.

Однако существует и очень неплохо смотрится (с учетом перечисленных фактов, особенно, отсутствия вращения) альтернативная точка зрения: Лев I - это вообще не галактика, а "приливный горб" - сгущение звезд нашей собственной Галактики, вызванное приливным взаимодействием с соседними спутниками.

Ну, а теперь о том, чего на фотографии не видно.

Еще в 2018 году по соседству с Лев I было обнаружено еще одно интересное образование.
Длительные наблюдения в ультрафиолете и оптике обнаружили, что рядом с ним находится источник очень слабого рассеянного света, получивший название BST1047+1156.

Яркость этого источника равна 28,8 звездной величины (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77390#msg77390) на одну угловую секунду. Чтобы понять, насколько это мало, напомню то, что однажды рассказывал - при наблюдении галактик их границей считается то место, где на одну угловую секунду приходится яркость, соответствующая 25-й звездной величине. То есть, источник имеет яркость, в тридцать три раза меньшую, чем та, при которой считается, что наблюдаемая галактика уже кончилась и началось "пустое место".
Если бы на место, которое занимает BST1047+1156, мощные телескопы не наводились с очень длительной экспозицией, его бы просто не заметили.
Собственно, в этом отношении он является рекордным - это самый тусклый протяженный объект, который когда-либо наблюдался (хотя точечные объекты, такие, как очень удаленные галактики, наблюдаются и с меньшей яркостью).

Интересно то, что объект состоит фактически из газа - на 99% - и плотность газа намного меньше той, при которой могут начинать образовываться звезды. И при этом объект удивительно "голубой" - его интегральный показатель цвета B-V (см. там же) равен 0,14. Это наводит на мысль, что там, вдалеке, в облаке рассеянного газа прячутся непонятно откуда взявшиеся молодые звезды (в очень малом количестве).

Что это за удивительная сущность - не очень понятно.

С одной стороны, это может быть всего лишь остаток давно "съеденной" галактики - вернее, давно разрушенной взаимодействиями с соседями карликовой галактики, от которой остался лишь фрейм темной материи да растянутое в пространстве разреженное газовое облако с редкими случайно сохранившимися остатками звездного населения.

С другой стороны, это может быть, наоборот, результат "встречи" - близкого прохождения двух карликовых галактик, которые удалились, оставив взаимно оторванные друг у друга остатки в виде разреженного газового облака, в которых парадоксальное звездообразование возникло из-за инициированных при взаимодействии сверхзвуковых ударных волн.

А существует и третий, интригующий вариант: BST1047+1156 - это очень древнее газовое облако, миллиарды лет существовавшее в галактическом пространстве и неспособное из-за низкой плотности скоденсироваться во что-то путное, в котором редкое звездообразование возникло при прохождении через него компактной галактики со сверхзвуковой скоростью.
Чем этот вариант интригует? Вопросом о том, сколько в таком случае их, рассеянных газовых облаков во Вселенной, какая масса вещества в них сосредоточена, как они влияют на развитие галактик и их скоплений. Ведь они практически невидимы из-за своей очень низкой яркости, и уже в соседнем галактическом скоплении, тем более, еще дальше, их рассмотреть будет практически невозможно.

[Red hunter]

И маленькая загадка

В принципе, поломав голову, причину таких нестандартных транзитов придумать можно. Предлагаю эту загадку любому желающему.

Переизлучение за счёт ионизации атмосферы планеты? Приливные эффекты на звезде?

[фок Гюнце]

И маленькая загадка

В принципе, поломав голову, причину таких нестандартных транзитов придумать можно. Предлагаю эту загадку любому желающему.

Переизлучение за счёт ионизации атмосферы планеты? Приливные эффекты на звезде?

Нет, все прозаичнее.

[фок Гюнце]

Бутылку судили за пьянство. А она оказалась не винной (с)

Только что рассказывал про белые карлики, поглощающие собственные планеты - и про то, что явление это не столь уж редкое . К тому же спрятать улики в данном случае очень сложно - спектры белых карликов достаточно хорошо известны, и если уж он поглотит что-то постороннее, то материал, им поглощенный, немедленно обнаружится в спектре. Соответственно, можно не только определить качественный состав съеденного, но и оценить соотношение между поглощенными элементами и их количество.

На множестве белых карликах опробовали - и полюбовались незаконно нажитыми кальцием, магнием, кислородом, кремнием... (хищники они, эти белые карлики, вот что я вам скажу).

А потом перешли к белому карлику GD 394, удаленному от нас примерно на 260 световых лет. Он много лет считался образцом карлика, съевшего собственную планету, попав в число чуть ли не самых первых подозреваемых в подобных деяниях. И недаром: все улики были налицо - пятна крови, отпечатки пальцев, чрезвычайно высокая металличность в спектре - а самое главное, периодичность блеска карлика (1,15 суток), по мнению (ис)следователей указывающая на место, куда упала съеденная планета.

И только когда попытались узнать, что (или кто) же именно было съедено, и установить состав и размер съеденного, после долгих лет подозрений и обвинений доброе имя несчастного карлика, остатка давно почившей звезды, пришлось восстанавливать. Не ел он ничего. И нет на нем пятна - ни в переносном, ни в прямом смысле. А периодичность его светимости связана с испаряющейся планетой, обращающейся вокруг карлика в окружающем его слое горячего газа.

[фок Гюнце]

Интересно...

Всю жизнь все считали, что слияния нейтронных звезд практически наверняка заканчиваются рождением черной дыры. Кроме тех, разумеется, кто вообще не знал, что такое нейтронная звезда.
Собственно, в целом, считали правильно: они обычно именно этим и заканчиваются.

Однако недавно стало ясным, что все не так просто. Теоретически возможно слияние нейтронных звезд, результатом которого является нейтронная звезда - на коллапс до состояния черной дыры при этом слиянии не хватает массы.

Собственно, почему это неочевидно.

Предел Чандрасекара - максимальная масса белого карлика, по достижении которой он превращается в нейтронную звезду, и, собственно, минимальная масса нейтронной звезды - составляет около 1,4 масс Солнца.
Предел TOV - предел Толмена-Оппенгеймера-Волкова, максимальная масса, после достижения которой нейтронная звезда должна коллапсировать в черную дыру - известен похуже, но по оценкам и наблюдениям составляет около 2,2 массы Солнца.
Так что сумма масс любых двух нейтронных звезд в любом случае превышает предел TOV.
А это означает, что если при слиянии нейтронных звезд не произойдет весьма существенной потери их суммарной массы, получение черной дыры при слиянии нейтронных звезд представляется совершенно очевидным. А вот возможность получить при этом нейтронную звезду весьма и весьма неочевидна.

Кстати, в любом случае если при слиянии получается нейтронная звезда, она должна оказаться магнетаром со сверхсильным магнитным полем http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77155#msg77155

Ну, а уже совсем недавно сочетание расчетов с наблюдениями позволило определить частоту таких слияний. Она оказалась неожиданно большой - в наше время во Вселенной в каждом кубе со стороной миллиард световых лет подобные события происходят примерно раз в три недели.

[фок Гюнце]

О том, что полна чудес могучая природа, можно рассказывать много.

Вот к примеру небольшая компактная коллекция экспонатов.

Совсем недалеко, в 129 световых годах от нас, находится интересная планетная система звезды HR 8799.

Для начала, у нее очень интересная звезда.
Звезда достаточно массивна (1,45 масс Солнца), очень молода (возраст не более 60 миллионов лет), но, несмотря на это, вращается весьма медленно (период примерно равен 45 суткам).
Понять это можно - при формировании звезда передала протопланетному облаку почти весь момент - но представляете, каким медленным будет ее вращение к концу жизни? Закон Скуманича http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77388#msg77388 никто не отменял.
Светимость звезды - в среднем, около пяти солнечных. Металличность по железу невелика, [Fe/H] = -0.47, при том, что содержание более легких металлов, например, кислорода, углерода и азота, практически равно солнечному.

В принципе, само по себе это еще не сенсация. Такой тип медленно вращающихся звезд спектральных классов В, A или раннего F с низким содержанием железа и высоким - легких металлов, в принципе известен (и именуется типом λ Волопаса), но достаточно редок.
Интересно другое. Как правило, такие звезды являются переменными типа δ Щита (см. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77144#msg77144, п. 2.9) - а эта звезда исключение: она очень молода и является переменной типа γ Золотой Рыбы (там же, п 2.10). В результате она наводит на интригующие мысли о том, что, возможно, нерадиальные пульсации немолодых переменных типа δ Щита не появляются на поздних стадиях жизни в результате эволюции звезды (как в книжках пишут), а сохраняются в течение всей ее жизни, наследуясь с младенческих лет.

Но помимо звезды, в системе очень интересны и ее планеты.
Их там насчитывается четыре, и все четыре - массивные газовые гиганты массами от семи до десяти масс Юпитера.

Ближайшая к звезде планета - HR 8799e - имеет массу 9(±4) массы Юпитера. Планета удалена от звезды на 14,5 астрономических единицы (в полтора раза дальше, чем Сатурн от Солнца), имеет период обращения около 45 лет, и при этом благодаря внутренним процессам и парниковому эффекту температура верхних слоев атмосферы составляет около тысячи градусов. Вот что такое настоящий парниковый эффект! Венере и не снилось...
Недавно обнаружилось, что на планете имеют место сильнейшие вертикальные течения газа, так что масса выносимого из глубин вещества составляет порядка массы Юпитера в год. В результате верхние слои атмосферы состоят из водорода с примесью угарного газа (и незначительной примеси метана) и соединений железа и кремния.

Следующая планета - HR 8799d - несколько массивнее (масса 10±3 масс Юпитера), удалена от звезды на 24 астрономических единицы и имеет период обращения около ста лет. Подробно пока не исследована по наблюдательным причинам, но ясно, что ее температура не ниже, а скорее, несколько выше, чем у HR 8799e (неплохо, правда?) а в атмосфере присутствуют метан, угарный газ и ацетилен (возможно, ее атмосфера является менее буйной, чем у ее соседки).

Далее идет HR 8799с. Ее масса также оценивается в 10±3 масс Юпитера. Расстояние от звезды 38 астрономический единиц (дальше Нептуна), период обращения около 190 лет. Температура поверхности около 1100 градусов (выше, чем на более близких к звезде HR 8799e и HR 8799d! И не спрашивайте, почему у этих трех планет температура внешней атмосферы с удалением от звезды возрастает! А то перечислю возможные варианты!), вертикальные течения атмосфере очень похожи на то, что творится на HR 8799e, только, возможно, еще более бурные, в результате в верхних слоях атмосферы кроме водорода присутствуют в заметном количестве угарный газ и вода и в меньшем количестве, ацетилен и аммиак. Ожидаемого метана практически нет.

И, наконец, HR 8799b массой около семи масс Юпитера, удаленная на 68 астрономических единиц и обращающаяся с периодом около 460 лет. Температура верхних слоев атмосферы наконец подчиняется логике и оказывается меньшей, чем у более близких к звезде планет, но тоже немаленькая - 870 градусов. Эта планета также отличается буйной атмосферой, но в меньшем ( сравнительно!) масштабе, так что там уже найдены и угарный газ, и метан, и вода.

Возможно, в системе есть и иные, меньшие планеты, но их обнаружить не удается в связи с тем, что интересное в системе еще не кончилось: третьим интересным компонентом системы является мощнейший пылевой диск.
Диск этот включает в себя плотный внутренний пояс теплой пыли (температурой около 150 градусов), находящийся внутри орбиты HR 8799e, промежуточный пояс, начинающийся от орбиты HR 8799b (температура около 45 градусов) и внешний пояс холодной пыли, тянущийся на расстояние около 2000 астрономических единиц (0,03 светового года, между прочим!). Разумеется, в этом диске прячутся астероиды, кометы, много всяких иных более и менее консолидированных тел - а при его массе и плотности туда можно и сформированные небольшие планеты упрятать незаметно для постороннего взгляда. Впрочем, их можно там же при столкновениях (а орбиты у них в таком мощном поясе да при соседстве таких крупных газовых гигантов будут не слишком устойчивыми) перемолоть в ту же пыль.

Интересно то, что массы диска по оценкам может хватить на то, чтобы при неблагоприятных условиях такую интересную систему расформировать - то есть, привести к такой потере устойчивости орбит планет, при которой некоторые смогут даже покинуть систему. Но это вовсе не обязательно. А вот то, что при дальнейшей эволюции системы некоторые, если не все планеты существенно изменят орбиты - это уж практически наверняка.

В общем, чудесная система.

[фок Гюнце]

А еще я поймал себя на мысли о том, что не уверен,  рассказывал ли я о металличности. Расскажу на всякий случай.

Напомню, что металлами в астрономии именуются все элементы кроме водорода и гелия.
Именно эти элементы выделяются по простой причине - когда после Большого Взрыва температура Вселенной упала настолько, что в ней начали образовываться атомные ядра, в ней в силу некоторых особенностей ядерных реакций и нуклеосинтеза образовались только водород (это понятно - просто протоны) и гелий (альфа-частицы). Другие атомы не появились (вернее, могли появиться еще литий с бериллием, но в исключительно малом количестве). Причина в том, что в этих условиях новые элементы могли появляться только при захвате протонов или нейтронов ядрами, а этот процесс заканчивался быстро из-за нестабильности ядер 5He, 5Li, 8Be.

Таким образом, звезды первого поколения могли формироваться только из водорода и гелия.
А это приводило к интересным последствиям - у таких звезд ядерная реакция синтеза гелия из водорода может начинаться только при достаточно больших температурах и давлениях, в результате чего первые звезды рождались гигантами, имевшими массы в десятки и сотни масс Солнца.
Это - звезды первого поколения или, как их называют в астрономии, третьего типа звездного населения. До наших дней они, разумеется, не дожили и долго считались сугубо умозрительным феноменом, пока в последнее время их существование не было, возможно, косвенно подтверждено при наблюдениях самых далеких и древних галактик.

А дальше начался процесс звездного нуклеосинтеза. Ядерные реакции внутри звезд приводили к появлению элементов тяжелее гелия (металлов) - теоретически, в самых больших и горячих звездах этот процесс может протекать вплоть до синтеза железа. Эта теория в гигантских звездах первого поколения вполне удовлетворительно воплощалась в практику. Потом звезды взрывались как сверхновые - а уж в этом процессе появляется весь спектр периодической таблицы элементов.

Таким образом, после гибели звезд первого поколения мировое пространство оказалось обогащенным металлами, и следующие звезды уже формировались с их участием. А металлы, особенно, углерод, в термоядерных реакциях выступают в качестве своеобразных катализаторов, так что следующее поколение звезд зажигалось куда легче и было меньшим по размеру. Звезды шаровых скоплений как раз и являются, преимущественно, именно этими звездами второго поколения (второго типа звездного населения) - маленькие старые красные карлики.

Ну а потом, по мере развития очередных звезд концентрация металлов все росла и росла, так что звезды третьего поколения (такие, как наше Солнце) имели в своем составе тяжелых элементов еще больше.
Количество элементов тяжелее гелия в звезде и называется ее металличностью, и может служить показателем (хоть и не строгим) того, как давно образовалась эта звезда, вернее, к какому поколению звезд она принадлежит. Оно также во многом определяет интенсивность термоядерных реакций в звезде, светимость при данной массе и время жизни - с ростом металличности оно падает.
Металличность звезды обычно определяется по содержанию какого-нибудь элемента. Чаще всего используется железо - и в таком случае металличность по содержанию железа ( часто обозначается [Fe/H]) определяется как разность десятичных логарифмов отношения концентрации железа и водорода log10 (NFe/NH) в этой звезде и в Солнце. Если металличность звезды равна, скажем, минус 1, то в ней концентрация железа ниже солнечной в 10 раз, а если плюс 1 - выше в десять раз.
Аналогично может быть определена металличность по любому элементу. В частности, часто при исследованиях интересуются металличностью по альфа-элементам (кислороду, магнию, кремнию, сере, кальцию, титану).
Дело в том, что альфа-элементы преимущественно образуются в массивных звездах, и в ходе химической эволюции галактик их содержание в галактике постепенно падает. А железо образуется в самых массивных звездах и при взрывах сверхновых, и его содержание, естественно, растет.  Получается, что соотношение содержания альфа-элементов и железа в какой нибудь области отражает возраст звездного населения, химический состав, начальную функцию звездных масс (IMF, соотношение между звездами различных масс при их рождении) и историю эволюции. Вообще, замечу, изучение отношение содержания альфа-элементов к железу - очень полезный инструмент исследования истории и эволюции звездных систем. В частности, если Вы обнаруживаете в какой-то галактике группу звезд, имеющую примерно одинаковое даижение и соотношение  [Fe/α], отличное от характерного для их ровесниц, можете практически без сомнений утверждать, что эта группа заимствована у другой галактики.

Обычная металличность звезд шаровых скоплений колеблется от минус 1 до минус 2, а галактического диска (третье и выше поколение звезд - первый тип звездного населения, как и наше Солнце) - от минус 0,3 до плюс 0,3. Молодые звезды пятого-шестого поколений могут иметь и заметно более высокую металличность.

[фок Гюнце]

Интересное

Помните рассказ про туманности?
Если не помните - он здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77151#msg77151. Посмотрите там рассказ про эмисионные туманности, откройте (если еще не смотрели) картинку Большой туманности Киля - не пожалеете.

Найдите на картинке скопление Trumpler 14.
Вот оно в большем масштабе:

В этом скоплении живет интересная тройная система HD 93129.

Основным компонентом является двойная звезда HD 93129A, состоящая из звезд HD 93129Aa и HD 93129Ab с орбитальным расстоянием не более 60 миллионов километров (0,4 астрономических единицы. Примерно как между Солнцем и Меркурием). Это два гипергиганта массами 127 и 80 солнечных масс спектральных классов O2II и О3III (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141). Светимость компонентов завидная - 1480000 и 380000 светимостей Солнца. Температура, соответственно, 52 тысячи и 45 тысяч градусов.
Третий компонент - удаленный от основного компонента гипергигант HD 93129B класса О3.5III, похожий на HD 93129Ab. Обращаются HD 93129A и HD 93129B вокруг общего центра масс со средним расстоянием около 1,2 триллиона километров (примерно восемь тысяч астрономических единиц) с орбитальным периодом порядка пятидесяти тысяч лет.
Возраст системы - около девятисот тысяч лет.
Из-за высокой температуры звезды теряют со звездным ветром массу в огромном количестве - в сумме за пять тысяч лет в пространство выбрасывается одна масса Солнца.
Представляете, как интересно в окрестностях этой системы?

Еще интереснее будет чуть позже. Когда наибольший компонент HD 93129Aa взорвется гиперновой (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77146#msg77146, рассказ о гиперновых, п.2), он, скорее всего, спровоцирует как минимум взрыв ближнего компонента, так что спустя несколько сотен тысяч лет может произойти редкостной красоты двойной взрыв гиперновых. Неясно, что при этом будет с третьим компонентом - но он, возможно, при этом сдетонирует тоже. А если нет - то нужно будет подождать еще примерно миллион лет.

Но этой системе хорошо - она яркая, мощная, светит далеко, найти легко. А вот попробуйте найти тройную систему белых карликов!

Оказывается, и такое бывает. Система J1953-1019 состоит из трех очень похожих друг на друга белых карликов (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77142#msg77142) массами 0,6 - 0,63 солнечных (диаметры менее 20 тысяч километров), остатков звезд, имевших массы около двух солнечных.

Система, разумеется, имеет иерахическую архитектуру (иначе она не была бы устойчивой): два карлика обращаются друг вокруг друга по широкой орбите (расстояние около трехсот астрономических единиц), а третий - вокруг них по очень широкой, 6400 астрономических единиц. Естественно, когда они были еще звездами, расстояние было поменьше, но после потери 60% массы орбиты расширились.

Вот ее фотография:

[фок Гюнце]

Я давно подозреваю, что у многих (а возможно - у подавляющего большинства) адептов Святой Экзобиоты мыслительные процессы протекают очень своеобразным образом, старательно огибая общеизвестные факты.

Я как-то рассказывал про многолетнюю бурную деятельность по теоретическому определению границ зоны обитаемости, внутри которых для данного размера звезды должна находиться орбита планеты, чтобы обеспечить мало-мальскую возможность возникновения и развития какой-нибудь представимой жизни (замечу, что эта область иногда именуется забавным названием - зона Златовласки, Goldilocks zone Почему? Потому что в "Goldilocks and the Three Bears" ("Златовласка и три медведя") девочка (которая у англоязычных народов Златовласка, а в русском переводе - просто Маша) приходит к медведям и пытается посидеть на стуле, попить из чашки и поспать на кровати. Но стул, кровать и чашка первого комплекта для нее велики, второго - малы, а третьего - в самый раз. Астрономы тоже были детьми, и когда речь зашла о параметрах, которые в одном случае велики, в другом малы, а в третьем, в зоне обитаемости - в самый раз, вспомнили эту сказку).
В результате этой деятельности раз за разом после опубликования очередного набора критериев в зону обитаемости попадали то Марс, то Венера - зато Земля оказывалась где-то на ее периферии, а то и вообще выпадала из очередной зоны. Так что не там мы живем, если верить энтузиастам, не там. А может, неправильно. Да и вообще, есть ли жизнь на Земле?
Правда, относительно недавно после долгого искусственного подбора параметров адептам наконец удалось договориться и найти (в основном, искусственно и ad hoc) такие определения этой зоны, которые могли бы уверенно включать еще и Землю. Но выглядело это как-то нарочито.

Ну, а параллелльно другие энтузиасты искали биомаркеры - вещества, наличие которых в атмосфере планеты должно подтвердить (или хотя бы, с высокой степенью уверенности заподозрить) наличие на ней жизни.
Этот процесс тоже протекал своеобразно. В качестве биомаркеров предлагались (и предлагаются) такие вещества, которые заставляют заподозрить, что и этим исследователям факт наличия жизни на Земле пока не известен. Самым безобидным из них является метан - и это полбеды, потому что подчас в списке биомаркеров встречаются этан, хлорметан, закись азота и прочая гадость (вплоть до синильной кислоты), заведомо исключающая Землю из числа кандидатов на наличие жизни. Так что пока не научимся существовать в атмосфере с таким составом - экзобиологи нас полноценной жизнью не признают...

Ну, а одним из наиболее популярных претендентов на роль биомаркера является, разумеется, молекулярный кислород. Подозреваю, что не из каких-то глубоко теоретических исследований - а по причине того, что некоторые энтузиасты подчас отвлекаются от своих трудов и, читая книжки на посторонние темы, узнают, что на ста процентах известных человечеству населенных планет в атмосфере имеется свободный кислород и, более того, он появился благодаря тамошней биоте и даже играет определенную роль в ее биохимии.

Я не буду еще раз упоминать, что такой выбор биомаркера означет, что жизнь на Земле в течение более, чем миллиарда лет (до сидерия и риасия, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91556#msg91556l) существовала незаконно, не спросившись у энтузиастов. И что вовсе не факт, что палеопротерозойская кислородная катастрофа и появление биогенного свободного кислорода в атмосфере Земли были столь уж закономерны - так что земная биота, в принципе, могла бы дожить и до сегодняшних дней, прекрасно обходясь без кислорода - а атмосфера, соответственно, без этого яда.
Зато упомяну другое. В принципе, пока адепты балуются доказательствами природы кислорода как биомаркера, планетология прекрасно знает (и не скрывает этого знания - только энтузиасты, похоже, им не интересуются), что кислород в атмосфере планет может накапливаться многообразными естественными, абиогенными механизмами. И это относится не только к горячим или очень теплым планетам http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg77670#msg77670, атмосферы которых насыщаются кислородом по очевидным причинам - диссоциация оксидов и иных кислородсодержащих соединений при высокой температуре - но и для планет с вполне умеренным, подобным земному, температурным режимам.

Недавно как раз появилось описание очередного механизма. Точнее, механизмов.

При нормальной эволюции и не слишком маленьких миниземель, и не слишком крупных суперземель (см. там же), в процессе формирования коры и ее взаимодействия с атмосферой, выделяется значительное количество разнообразных газов. И вот тут обнаруживается интересное...

В норме, если на планете есть (или любым способом появляется) вода, водяной пар в ее верхних слоях расщепляется на водород и кислород ультрафиолетовым излучением звезды и космическим излучением. При небольшой массе планеты (я же говорю - не гигант), ее гравитация не может удержать водород, покидающий атмосферу, но удерживет кислород, в этой самой атмосфере задерживающийся.

Процесс известный - но считалось, что таким образом накопить кислород трудно, потому что атмосферный кислород интенсивно расходуется на окисление поверхностных горных пород, углерода и т.п. Оказалось, все не так просто...

Если на рассматриваемых планетах содержится достаточно много воды, она формирует мощные поверхностные океаны, блокирующие контакт кислорода с горными породами (кстати, попутно еще и снижающие геологическую активность за счет повышения давления в коре). В результате фотолитическое накопление свободного кислорода не компенсируется окислительными процессами - и атмосфера планеты насыщается кислородом.
И знаете, что интересно? По оценкам, стоило только Земле в процессе поздней тяжелой бомбардировки получить в три-пять раз больше воды (что, в принципе, при чуть ином составе протопланетного облака или при ином характере взаимодействий во внешней Солнечной системе, и вызвавших саму бомбардировку, было вполне возможным) - и этот процесс был бы запущен. В результате Земля имела бы кислородную атмосферу еще в эоархее (см. ссылку выше) - и большой вопрос, могла ли бы в этих условиях вообще сформироваться жизнь. Так что имели бы мы в этом случае безжизненную Землю с большим содержанием кислорода в атмосфере. На радость экзобиологам.

Но и это еще не все.
Если землеподобная планета в процессе эволюции имеет воды меньше, чем нужно, то в процессе эволюции планетная кора формируется очень быстро, причем в достаточно химически инертном виде. В результате практически вся вода планеты остается в несвязанном виде, формирует атмосферу с большим количеством водяного пара - и фотолитический кислород не расходуется на окисление. Опять же, в обитаемой зоне возникает совершенно безжизненная землеподобная планета со значительном содержанием кислорода в атмосфере.

Есть и третий вариант.
Если землеподобная планета изначально имеет высокое содержание углерода, в ее атмосфере накапливается углекислый газ. А в результате, как знает даже Грета Тунберг, на планете разовьется парниковый эффект - и получим мы нечто, напоминающее Венеру. Соответственно, при высокой температуре поверхности конденсация атмосферной воды на ней будет невозможна - а следовательно, в атмосфере будет содержаться значительное количество фотолитического кислорода. И опять получим землеподобную планету в зоне обитаемости, без жизни - но с кислородом.

Ну, а под конец стоит заметить, что есть и еще один вариант.
Если еще до начала эволюции планетной системы протозвездное облако образовывалось с активным участием массивных звезд, оно будет обогащено альфа-элементами (иметь высокое соотношение [Fe/α], см. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg112477#msg112477. Все же о нем нужно рассказать поподробнее - но это в следующем посте).
А результат окажется интересным. Окисление поверхности планеты, обогащенной α-элементами, может протекать куда менее активно. И в результате, опять же, кислород в атмосфере появится - а расходоваться на окисление будет куда медленнее и в меньшем количестве. Так что и в этом случае можно любоваться абиогенным кислородом в атмосфере землеподобной планеты.

Кстати, обратите внимание на один вывод из всего сказанного. Он может оказаться куда более интересным, чем сам факт того что кислород в атмосфере планет, во всем подобных Земле, может накапливаться многими способами, так что наличие кислорода у планеты в зоне обитаемости отнюдь не свидетельствует о наличии на ней какой-то жизни.
Вывод прост. Даже не слишком значительное изменение начальных условий существования Земли, не затрагивающее ни ее орбитальные характеристики, ни ее массу, а относящееся к сугубо внешним воздействующим факторам, привело бы к существенному изменению параметров и характеристик и ее поверхности, и ее атмосферы, скорее всего, исключающему любую возможность появления жизни.

[фок Гюнце]

Кое-что о металлах, звездообразовании и истории

Если внимательно прочитать о том, какие элементы попадают в межзвездное пространство в результате эволюции звезд разной массы, то можно обратить внимание на два важных обстоятельства:

- звезды массами примерно до двенадцати солнечных сбрасывают оболочки, содержащие углерод, кислород, азот, неон и магний; более тяжелые взрываются сверхновыми типа II http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77146#msg77146, обогащая пространство в основном кислородом, неоном, магнием, кремнием, кальцием, серой. Ну, и железом соответственно. Самые массивные же, взрываясь гиперновыми, выбрасывают железо и более тяжелые элементы (а также и более легкие, в том числе, много кислорода) - но их, замечу, очень мало и в общий баланс металлов они вносят не слишком значительный вклад. Тут стоит заметить что в основном перечисленные звезды по понятным причинам производят элементы которые обладают самыми устойчивыми ядрами и наиболее эффективно рождаются в термоядерных реакциях. А это - так называемые α-элементы (или альфа-элементы), ядра которых, как иногда говорят, "состоят из α-частиц" - углерод, кислород, неон, магний, кремний, сера, кальций, титан;

- слияние белых карликов и их взрывы сверхновыми типа Ia обогащают пространство железом (и близкими ему элементами).

Отсюда следует среди прочего очень важный вывод. Если среди звездного населения преобладают массивные звезды, межзвездное пространство будет содержать большое количество альфа-элементов; если же массивных звезд мало, альфа-элементы будут выбрасываться и, соответственно, присутствовать в межзвездной среде в незначительном количестве. А вот железа при этом будет достаточно много - ведь его основным источником являются двойные системы белых карликов (вспомним механизм взрыва сверхновых типа Ia, см. по ссылке выше) - а белые карлики как раз являются продуктом эволюции менее массивных звезд.

А значит, чем ниже доля массивных звезд среди звездного населения - тем меньше в межзвездное пространство выбрасывается альфа-элементов по сравнению с железом.

Соответственно, соотношение между содержанием альфа-элементов и железа (соотношение [α/Fe]) в какой-то галактике (или даже звездном скоплении) отражает и состав ее звездного населения, и соотношение между массами различных звезд, и ее начальную функцию масс (IMF, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96650#msg96650), и характер изменения IMF со временем - словом, является мощным инструментом изучения и звездного населения галактики (даже если самих звезд в ней не видно), и истории и характера ее звездообразования в галактике. Собственно, соотношение [α/Fe] является инструментом изучения эволюции галактики в целом.

Ну, и немного подробностей.
Ясно, что со временем в целом соотношение [α/Fe] проявляет тенденцию к уменьшению - по мере снижения темпа звездообразования (SFR) - мы же понимаем, что темп звездообразования постоянно снижается.
Почему со временем уменьшается соотношение [α/Fe]? - потому что массивные звезды живут недолго, и если SFR в какой-то галактике начал снижаться, их количество тоже начинает снижаться практически сразу - с задержкой на время жизни самых массивных звезд, то есть, на считанные десятки и сотни миллионов лет, и только менее массивные протянут несколько миллиардов. А значит, и темп поступления альфа-элементов в межзвездную среду тоже начнет снижаться. А вот поступление железа будет происходить в почти неизменном темпе (точнее темп будет, конечно, снижаться, но гораздо медленнее) - ведь железо производится в конечном итоге, менее массивными и более долгоживущими звездами.
А вот металличность [Fe/H] в любой галактике, замечу, растет постоянно. И, сравнивая эти две величины - [Fe/H] и [α/Fe] - можно узнать и историю звездообразования галактики, и какой размер звезд был характерен для этой истории.
Разумеется, таким образом и темп звездообразования в прошлом легко оценить - если, скажем, он был низким (скажем, в LSBG поля http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91716#msg91716), больших звезд образовывалось мало, альфа-элементы продуцировались в очень незначительном количестве, а железо все же нарабатывалось - и отношение [α/Fe] будет достаточно низким.

Ну, а учитывая, что с одной стороны, такие бледные и тусклые галактики низкой яркости, в которых звездообразование всегда было низким, именуются анемичными, а с другой стороны, очень хорошо наблюдаемым и распространенным благодаря множеству каналов образования альфа-элементом является кислород, отсюда следует классическая фраза: "Для анемичных галактик характерен дефицит кислорода".

С другой стороны, если в галактике вспышка звездообразования произошла давно, материал для звездообразования израсходован, альфа-элементы наработаны и больше не появляются, а железо неуклонно накапливается с каждым взрывом сверхновой типа Ia, для нее тоже характерен дефицит альфа-элементов (в том числе, кислорода), то есть, низкое соотношение [α/Fe]. Но если эта галактика захватит большое количество холодного водорода, то звездообразование начнется вновь, опять появятся и быстро погибнут, обогатив пространство альфа-элементами, массивные звезды, и соотношение [α/Fe] начнет расти.
А что у нас является наблюдательной сигнатурой холодного водорода? Правильно, угарный газ http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg104336#msg104336. Отсюда еще одна фраза, которая может восхитить любого читателя: "От дефицита кислорода спасает рост концентрации угарного газа".

Ну, а еще по всем этим причинам соотношение [α/Fe] (и его соотношение с металличностью) является инструментом проверки моделей галактической эволюции - разумеется, это отношения модельно зависимо, и если модель эволюции и развития галактики выдает "неправильное", не соответствующее наблюдениям отношение содержания альфа-элементов и железа, эту модель, как бы она ни была хороша, нужно или чинить, или хоронить.

Замечу также, что соотношение [α/Fe] пригодно и для других целей. Например, если мы вдруг обнаружим в Млечном пути (или в другой галактике) звезды пусть даже соответствующей металличности, но с нехарактерным для этой галактики соотношением [α/Fe], это, как минимум, является поводом заподозрить, что образовывались они не в этой галактике, а где-то в другом месте. В нашей собственной Галактике таким образом обнаружено много немало выходцев из других галактик, тем более, что именно так среди звездного населения можно выявлять звездные потоки от иных галактик - и я об этом рассказывал http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77322#msg77322.

[фок Гюнце]

Тестирование очередной версии комплексных критериев жизнепригодности планет поставило на второе место (после Земли) планету HD 85512b.

Замечу, большим достоинством этой версии является то, что Земля в ней занимает первое место. Не хочу этим заявить, что Земля - самая пригодная для земной жизни из известных планет (и то только лишь потому, что разве это - жизнь?), но только лишь напомню не раз сказанное: в течение десятилетий  в предыдущих версиях критериев более пригодными для жизни оказывались то Марс, то Венера - а это оказывало неблагоприятное впечатление на тех, кто с критериями знакомился, и иногда даже вызывало сомнение в серьезности и разумности их авторов.

В любом случае, с претендентом на первое место во вновь составленном списке большинство из нас знакомы хотя бы в общих чертах, а многие и оценили его жизнепригодность на собственном опыте и имели возможность составить на сей предмет то или иное собственное мнение. А что с занявшим второе место соискателем?

Знакомство с ним длится куда меньше, чем с нынешним чемпионом - чуть более десяти лет; если не ошибаюсь, обнаружение HD 85512b было анонсировано в августе 2011 года, когда появилось исследование, информирующее, что у оранжевого карлика HD 85512, он же Глизе 370, расположенного всего в 36 световых годах от Солнца, найдена планета HD 85512b, очень похожая по климату на Землю, с расчетной равновесной температурой 25 градусов Цельсия.

Несколько месяцев после этого было удивительно тихо и спокойно. А потом эту благую весть подхватили труженики массовой информации, нашли в ней бочку душистого меда - и начали изливать ее благоухающее содержимое на головы мирному населению.

К чести населения, тогда оно восприняло информацию спокойно, я бы даже сказал, флегматично. Не помогли ни намеки журналистов на то, что звезде более пяти миллиардов лет, а значит, на ее планете вполне могла успеть возникнуть и процвести цивилизация, ни ссылки на многих ученых, которые ничего не исключают, а кое-что даже подтверждают... Большая часть населения уже привыкла к ушатам разнообразного содержимого, регулярно изливающимся на их головы, а меньшей, но более предрасположенной к нервным реакциям части, явно хватало темы Нибиру (с отыгрываемым на периферии сознания аккомпанементом Апофиса, инопланетных кораблей и апокалиптических комет) - благо, слово "Нибиру" куда как легче запомнить и выговорить, чем "HD 85512b". И звучит романтичнее...

Потом журналисты надолго успокоилось, перешли к новым темам - пока не прослышали о новых критериях и результатах их применения, после чего вновь оживились, выкопали бочку и опять окропили население. То привычно не отреагировало.

А, между прочим, зря. В общем, похоже, можно согласиться с тем, что из всех открытых и подтвержденных экзопланет HD 85512b, о которой идет речь, является одной из наиболее пригодных для жизни. Вернее, я бы сформулировал так: одной из наименее непригодных. По некоторым параметрам она даже лучше, чем та теоретическая и абстрактная сферическая Венера в вакууме, которая регулярно занимала место в топе предыдущих номинаций.

Итак, что мы имеем.
Имеем мы звезду спектрального класса К2V (оранжевый карлик), металличностью 0,45 солнечной, массой 0,69 солнечной, температурой 4700 градусов Кальвина, светимостью 12,5 процентов солнечной и возрастом более 5,5 миллиардов лет.
Имеем планету массой 3,6 земных (много!), силой тяжести 1,4g, радиусом орбиты 0,26 астрономической единицы (39 миллионов километров), периодом обращения 54,43 суток. При альбедо 0,3 температура на поверхности составила бы 25 градусов Цельсия.

Красота... Бочка просто течет молоком и медом...
Заглянем поглубже.

Первое погружение в бочку приносит сомнение. Металличность звезды мала - следовательно, скорее всего, на планете низко содержание тяжелых элементов. С очень большой долей вероятности планета представляет собой относительно небольшое железокаменное ядро с протяженной мощной атмосферой (или - без атмосферы, о чем ниже). Это - совсем не похоже на Землю, скорее, смахивает на маленькое подобие какого-нибудь Нептуна, и заставляет задуматься.

Далее. Звезда, конечно, невелика - но планета расположена к нею в полтора раза ближе, чем Меркурий к Солнцу. В таких условиях за миллиарды лет приливные силы если и не синхронизировали вращение планеты с обращением вокруг звезды (как у Луны в ее вращении вокруг Земли), то замедлили вращение до такой степени, что сутки на планете длятся около ее года (как на Меркурии или Венере). А это плохо - это означает, что у планеты, скорее всего, и в помине нет магнитного поля, и защищать ее от космических лучей и излучения некому. В таких условиях она с большой долей вероятности осталась без атмосферы (как Марс и Меркурий) - зато при ядре. Ну, и плюс к этому огромные перепады температур между полушариями.
Есть, конечно, вероятность того, что ее мощная атмосфера успешно противостоит всем посягательствам - но это уже очень сильно похоже на Венеру и не радует.

Опять же, средняя температура. При альбедо 0,3 она составит 25 градусов Цельсия, если нет парникового эффекта атмосферы - но при наличии парникового эффекта она может быть и куда большей. Опять же, см. Венера, только не та, которая абстрактная по критериям, а та, которая конкретная и в Солнечной системе. И при этом с учетом медленного вращения на подзвездном полушарии в условиях земной атмосферы температура была бы выше точки кипения - а на обратном куда ниже точки замерзания. Насколько бы хватило в таких условиях земной атмосферы - вопрос спорный... По крайней мере, расчеты показывают: если придать такой планете земной характер с земным типом атмосферы и, тем самым вожделенным альбедо 0,3 - в лучшем случае, останется она с огрызками атмосферы и температурой, колеблющейся в течение нескольких недель от плюс сотни с большим гаком до минус сотни с ним же... А в худшем - вообще, останется вечно обращенной к звезде одной нагретой стороной и смотрящей в пространство второй, сверкающей сугробами и льдами, сосредоточившими в себе всю воду планеты и ничего не оставившими атмосфере.
А вот если альбедо у планеты равно венерианскому (0,65), то на планете ниже нуля... в среднем. А при лунном альбедо 0,12 - под сотню градусов Цельсия (опять же, в среднем). А если ради обитаемости планете в таких условиях придать характер Венеры, так, чтобы температурная инерция атмосферы сохраняла постоянство температуры на планете, то даже в таких условиях имели бы мы огромную планету с вечным ураганом и температурой заметно выше ста градусов... На такую планету даже самых устойчивых земных организмов калачом не заманишь...

Словом, единственное, что может спасти жизнь на такой планете - это наличие массивного спутника, который бы стабилизировал вращение планеты с достаточно большой скоростью. Тогда можно и атмосферу подобрать достаточно комфортную. А вот обзавестись таким спутником в подобной системе - весьма и весьма маловероятно, ибо для этого хорошо бы вращаться вокруг более массивной звезды с большим изначальным газопылевым облаком, а следовательно, большей металличностью.

Так что выглядит бочка чрезвычайно сомнительно - хоть из всех открытых людьми планет у нее и почетное первое место (Землю я не считаю - не люди ее открыли), но дегтя в содержимом все же многовато...
Так что от радости по поводу того, что второй номер списка может оказаться обитаемым (хотя бы, потенциально), я бы воздержался...