Kids

eso1337ru — Научный релиз

Обнаружен самый старый двойник Солнца

С телескопом ESO VLT найден ключ к «загадке лития»

28 августа 2013 г.

Международный коллектив ученых под руководством астрономов из Бразилии на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) идентифицировал и исследовал самую старую из известных на сегодняшний день звезд – двойников Солнца, HIP 102152. Это светило, расположенное в 250 световых годах от Земли, имеет больше общего с Солнцем, чем любой другой из «солнечных двойников», если не считать того, что Солнце моложе него почти на четыре миллиарда лет. Обнаружение этого почти идентичного Солнцу объекта дает нам беспрецедентный шанс увидеть, как будет выглядеть Солнце, когда «состарится». Вдобавок, новые наблюдения впервые позволили установить важную связь между возрастом звезды и содержанием в ней лития. И наконец, они позволяют предположить, что вокруг HIP 102152 имеются каменистые планеты земного типа.

Астрономы наблюдают Солнце в телескопы всего около 400 лет. Это исчезающе мало по сравнению с возрастом самого Солнца, которому более четырех миллиардов лет. Чтобы составить хоть какое-то представление об истории и о будущей судьбе нашей материнской звезды, нам приходится разыскивать среди звезд редкие примеры таких, которые можно назвать «солнечными двойниками» на различных стадиях их эволюции. Недавно астрономы нашли звезду, которая является, в сущности, полностью идентичной Солнцу по своим характеристикам, но на четыре миллиарда лет старше. Получается что-то вроде эйнштейновского «парадокса близнецов» для звезд [1].

Говорит Йорге Мелендес (Jorge Melendez) из Университета Сан Пауло в Бразилии, руководитель исследовательской группы и соавтор статьи: “Чтобы лучше понимать, как устроено Солнце, звезда, дающая нам жизнь, астрономы десятилетиями искали среди звезд его двойников. Но найти их удалось очень немного, первый был обнаружен только в 1997 году. Сейчас мы получаем с телескопом VLT спектры сверхвысокого качества и можем изучать эти объекты с очень большой точностью. Это поможет нам понять, является ли Солнце особенной звездой”.

Группа исследовала два солнечных двойника [2]. Считалось, что один из них (18 Скорпиона) моложе Солнца, а другой (HIP 102152) старше. В качестве приемника был взят спектрограф UVES на Очень Большом Телескопе (VLT) в обсерватории ESO Паранал. Этот инструмент расщепляет свет на составляющие его цвета и таким образом позволяет в деталях изучить химический состав и другие свойства звезды.

Оказалось, что звезда HIP 102152 в созвездии Козерога (Capricornus) является самым старым из всех известных двойников Солнца. Ее возраст оценивается в 8.2 миллиарда лет, в то время, как Солнцу всего 4.6 миллиардов. Подтвердилось и то, что 18 Скорпиона моложе Солнца — этой звезде всего 2.9 миллиарда лет.

Изучение древнего двойника Солнца HIP 102152 позволяет ученым предсказать, что может случиться с нашим Солнцем, когда оно достигнет такого возраста. Одно значительное открытие уже сделано. “Одна из проблем, которые мы предполагали рассмотреть – вопрос о том, является ли Солнце типичной звездой по своему химическому составу”,-- говорит Мелендес. “И главное, почему у него такое необычно низкое содержание лития?

Литий, третий элемент периодической таблицы Менделеева, образовался во время Большого Взрыва наряду с водородом и гелием. Астрономы уже много лет не могут понять, почему в некоторых звездах оказывается меньше лития, чем в других. Новые наблюдения HIP 102152 позволили ученым сделать большой шаг к решению этой загадки: удалось установить отчетливую корреляцию между возрастом солнцеподобной звезды и содержанием лития в ней.

На Солнце сейчас остался всего 1% лития от того количества его, что было в веществе, из которого Солнце образовалось. Изучение более молодых солнечных двойников подсказывало, что они содержат значительно больше лития, но до последнего времени ученым не удавалось установить четкой корреляции между возрастом звезды и содержанием лития в ней [3].

ТалаВанда Монро (TalaWanda Monroe) из Университета Сан-Пауло, первый автор новой статьи, заключает: “Мы обнаружили, что на HIP 102152 лития очень мало. Это впервые ясно доказывает, что более старые солнечные двойники действительно обладают меньшими запасами лития, чем Солнце или его молодые двойники. Теперь мы можем быть уверены, что литий в звездах каким-то образом разрушается по мере их старения, и что содержание лития на Солнце является нормальным для его возраста”. [4]

Последний штрих в эту историю добавляет то, что у HIP 102152 обнаружилась необычная особенность химического состава, которая немного отличает эту звезду от большинства солнечных двойников, но зато делает ее еще более похожей на само Солнце. У обоих светил обнаруживается дефицит тех элементов, которые в изобилии присутствуют в метеоритах и на Земле. Возможно, это указывает на существование рядом с HIP 102152 землеподобных каменистых планет [5].

Примечания

[1] Многим приходилось слышать об эйнштейновском парадоксе близнецов: один из них совершает космическое путешествие с очень большой скоростью и, когда возвращается на Землю, оказывается моложе своего брата, оставшегося дома. В случае «солнечных близнецов» аналогия, конечно, строится не на эйнштейновском замедлении времени (пространственная скорость движения звезд невелика), а на том, что две практически идентичные звезды оказываются очень разного возраста и могут рассматриваться как «портреты» Солнца на разных этапах его жизни.

[2] Солнечные двойники (близнецы), аналоги Солнца и звезды солнечного типа – категории звезд, различающиеся по степени их подобия Солнцу. Солнечные двойники наиболее похожи на Солнце, у них и у Солнца почти одинаковые массы, температуры и химический состав. Солнечные двойники встречаются редко; другие вышеуказанные классы, представители которых похожи на Солнце не так сильно, распространены значительно шире.

[3] Предыдущие исследования показали, что на содержание лития в звезде может также влиять наличие у нее планет-гигантов (eso0942eso0118, статья в Nature), хотя эти результаты оспариваются (ann1046).

[4] До сих пор не вполне ясно, как именно происходит разрушение лития в звездах, хотя предложено несколько механизмов транспортировки лития с поверхности звезды в ее недра, где он и распадается.

[5] Если звезда содержит меньшие количества тех химических элементов, из которых обычно состоят каменистые тела, это указывает на вероятное существование у этой звезды планет земного типа. В процессе эволюции протопланетного диска, окружающего звезду, эти элементы расходуются на формирование планет и из-за этого не попадают на центральное светило. Предположение о существовании каменистых планет у HIP 102152 усиливается тем, что анализ лучевых скоростей этой звезды, выполненный со спектрографом ESO HARPS, показал отсутствие планет-гигантов в ее «зоне обитания». Это увеличивает шансы на существование там планет земного типа, потому, что если в планетной системе есть гиганты, обращающиеся на небольших расстояниях от материнской звезды, то землеподобных планет там, скорее всего, нет – они  выброшены со своих орбит или разрушены влиянием гигантов.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun”, TalaWanda Monroe et al., которая напечатана в Astrophysical Journal Letters.

Состав исследовательской группы: TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brazil [USP]), Iván Ramírez (The University of Texas at Austin, USA), David Yong (Australian National University, Australia [ANU]), Maria Bergemann (Max Planck Institute for Astrophysics, Germany), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (University of Chicago, USA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (University of Cambridge, UK), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brazil), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade de Porto, Portugal) и Fabrício C. Freitas (USP).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Объединенное Королевство, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

TalaWanda R. Monroe
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Телефон: +55 11 3091 2815
Email: tmonroe - at - usp.br (replace "- at - " with "@")

Jorge Meléndez
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Телефон: +55 11 3091 2840
Email: jorge.melendez@iag.usp.br

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1337.

О релизе

Релиз №:eso1337ru
Название:HIP 102152
Тип:• Milky Way : Star
Facility:Very Large Telescope
Science data:2013ApJ...774L..32M

Изображения

The life cycle of a Sun-like star (annotated)
The life cycle of a Sun-like star (annotated)
только на английском
Изображение HIP 102152
Изображение HIP 102152
Широкоугольный снимок области вокруг двойника Солнца HIP 102152
Широкоугольный снимок области вокруг двойника Солнца HIP 102152
Эволюция «двойника Солнца»
Эволюция «двойника Солнца»
The Solar Twin HIP 102152 in the constellation of Capricornus
The Solar Twin HIP 102152 in the constellation of Capricornus
только на английском

Видео

The life cycle of a Sun-like star
The life cycle of a Sun-like star
только на английском
Zooming in on the oldest solar twin HIP 102152
Zooming in on the oldest solar twin HIP 102152
только на английском

Также смотрите наши