Щастя у подвійних зоряних системах? Дослідження моделює нові “зони, придатні для життя”

Якщо деякі зірки мають непогані умови для існування життя, як ми його знаємо, то що відбувається у бінарних системах? Дослідники стверджують, що в достатньо значного відсотка подібних систем є “зони, придатні для життя” навколо кожної з компонент, і вони можуть навіть збільшуватися у процесі зоряної еволюції.

Дві – краще за одну

Традиційно питання про можливість існування землеподібних планет у подвійних системах вважається складним. Річ у хаотичній взаємодії тіл, особливо на початкових стадіях її розвитку. Проте досить значна частка зір у Галактиці входить до складу подвійних або складніших, кратних систем. Для зір, легших за Сонце, ця частка складає 30-40%, а для сонцеподібних може сягати 50%. Тож, точна відповідь на питання, чи можуть у подвійних системах існувати стабільні “придатні для життя зони“, може досить сильно вплинути на наше уявлення про можливість розповсюдження життя у Всесвіті.

Два Сонця на планеті Татуїн
Чи може життя бути успішнішим на планетах з двома “сонцями”? Цілком можливо. Джерело: Кадр зі стрічки “Зоряні війни”: Нова надія.

Британські вчені Річард Паркер та Бетані Вутон ретельно проаналізували те, як змінюються умови там, де кратні зоряні системи зустрічаються найчастіше – у велетенських молекулярних хмарах, де народжуються зорі. Дослідники змоделювали 7032 молоді подвійні системи з випадковим розташуванням компонент та визначили, як будуть еволюціонувати ці системи впродовж перших 10 мільйонів років свого життя. Виявилося, що серед цих систем 4745 продовжують існувати мільйони років у той час, як інші швидко розпадаються.

Перехресні зони

Кожна з зір у подвійній системі має свою “придатну для життя зону”, параметри якої визначаються світністю зорі. Однак дослідники виявили, що у тих випадках, коли внаслідок взаємодії подвійна система стає тіснішою, “життєпридатні зони” у ній можуть ставати ширшими.

Зони життєпридатності зірок
“Зона, придатна для життя” – область поблизу зорі, де температура, створювана коштом поглинання випромінювання зорі твердою поверхнею екзопланети чи іншого твердого тіла, забезпечує існування води у рідкій формі. Якщо планета опиниться занадто близько до своєї зорі, вода на ній випарується. Якщо ж планета буде за межами “зеленої” зони, вода на ній замерзне. Зорі у Всесвіті відрізняються за розмірами, масою та температурою. Менші за Сонце зірки (M-карлики) мають меншу масу та температуру, тому їхня зона “придатності для життя” розташована значно ближче, ніж у зір, схожих на Сонце (G-карлики). Гарячі важковаговики, які є більшими за Сонце (A-карлики), також мають “зону, придатну для життя”, однак значно віддаленішу та ширшу. Джерело: NASA/Kepler Mission/Dana Berry

Переважно цей механізм спостерігається для легшої із двох зірок системи. Оскільки вік зірок однаковий, то це означає, що її світність також є нижчою. Тож, у тому випадку, коли система стає тіснішою, потік енергії від більшої за розміром сусідки стає суттєвим, особливо у моменти найбільшого зближення зірок. Відповідно, “зелена зона” навколо меншої з компонент розширюється.

Те ж саме, але у значно менших масштабах спостерігається і навколо більшої зорі. На додачу, в більшості систем, що стискаються, спостерігається збільшення ексцентриситету орбіт зір. Тож за максимального зближення їхні “зони, придатні для життя” взагалі можуть об’єднатися.

З огляду на те, що характерними є системи, у яких компоненти знаходяться на відстані у 5-10 астрономічних одиниць, це може призвести до цікавої ситуації, коли гіпотетична планета, яка обертається біля зовнішнього краю меншої зірки за 270 земних діб і має дуже суворий клімат, подібний до Марса, раз на декілька років через наближення більшої компоненти на рік чи два стає значно теплішою та схожою на Землю, після чого знову занурюється у крижаний сон.

Як щодо життя у бінарній системі?

Найцікавіше те, що серед проведених симуляцій подвійних систем, протягом еволюції розширення “зони життєпридатності” сталося аж у 354 випадках. Це може свідчити про те, що ми маємо справу з доволі поширеним явищем. А у двох системах спостерігалася ситуація, коли “зона життєпридатності” залишалася розширеною через вплив компаньона не лише в момент найбільшого наближення, але й увесь час.

Бінарна зоряна система
У Всесвіті зустрічається чимало зоряних систем з однією та більше зорею. Джерело: ALMA, L. Calçada

Паркер та Вутон досліджували тільки один з двох можливих випадків планет у подвійних системах – так звані S-планети, які на відміну від P-планет обертаються тільки навколо одного компоненту системи. P-планети ще чекають на моделювання.

Самі дослідники зазначають, що вказане моделювання залишило більше питань, ніж надало відповідей. Чи може “перехрещування” зон життєпридатності навпаки зменшувати їхній розмір? Як змінюються орбіти самих планет у подвійних системах? Наскільки стабільними вони залишаються впродовж мільйонів років? На всі ці питання можуть відповісти лише нові дослідження.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2019), doi: 10.1093/mnrasl/sly238

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або
Олександр Бурлака
  • 72 записів
  • 0 дописів
Олександр займається популяризацією науки, веде блоги та працює викладачем у Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. Петра Василенка. Має ступінь кандидата технічних наук.