Подвійні зірки – досить поширені об'єкти у спостережуваному Всесвіті. Але незважаючи на це, вони викликають непідробний інтерес у астрономів усього світу.
Вчені стверджують, що подвійні зірки становлять приблизно половину всіх зірок нашої галактики. Подвійна зірка є системою, що складається з двох об'єктів (зірок), пов'язаних між собою гравітаційними силами. Обидві зірки, що входять до системи, обертаються навколо загального центру мас. Відстань між зірками можу відрізнятися, так само як і маса цих зірок, а також їх розміри. Обидві зірки, що входять до гравітаційної системи, можуть мати як схожі, так і відмінні характеристики. Наприклад, зірка А може мати більшу масу або розмір, ніж зірка.
Подвійні зірки позначають латинськими літерами зазвичай. Зазвичай літерою «А» позначають яскравішого і потужнішого компаньйона. Літерою «В» — менш яскраву та масивну зірку.
Яскравим прикладом системи подвійної зірки виступає найближча до нас зіркова система – А і В. Вона є цілісною системою з двох зірок. Сама Альфа Центавра складається з трьох компонентів. Якщо глянути на цю зірку, не вдаючись до допомоги різних оптичних приладів, неозброєним оком вона візуально сприйматиметься, як одна зірка. Якщо подивитися на неї через телескоп, то ми чітко побачимо два, а то й три компоненти цієї системи. Як інші приклади подвійних зірок можна навести систему Бета Ліри, систему Бета Персея (Алголь), та інші зірки.
Класифікація
Астрономами було вже давно виявлено, що подвійні зірки можуть відрізнятися за типом свого походження, фізичними параметрами та іншими характеристиками. Тому вчені запропонували класифікувати ці об'єкти небесної сфери. Умовно подвійні зірки поділяють на два типи: зірки, між якими не відбувається обміну мас, і зірки, між якими він відбувається, відбувався чи відбуватиметься у майбутньому. Останні, у свою чергу, поділяються на контактні та напіврозділені. У контактних системах обидві зірки заповнюють свої порожнини Роша. У напіврозділених – лише одна зірка.
Крім наведеної вище класифікації, подвійні зірки можна розділити за способом їх спостереження. Так, існують астрометричні, затемнені, спектральні та візуальні подвійні зірки.
Астрометричні подвійні зірки виявляються на небі шляхом спостереження змін та нелінійності руху видимого об'єкта системи. У такий спосіб часто астрономи виявляють коричневі карлики, які іншими шляхами зафіксувати не вдається. Потімні подвійні зірки можна виявити шляхом фіксації зміни блиску в парі зірок. Під час обертання зірки-компаньйони ніби затьмарюють один одного, і за рахунок цього видають себе як подвійна зірка. Метод виявлення подвійної зірки полягає у вимірі протягом кількох ночей. Зміщення ліній спектру зірки протягом деякого часу, велика різницяміж мінімальною і максимальною швидкістю зірки, зміна променевих швидкостей - все це може вказати на те, що небесне тіло, що спостерігається нами, - подвійна зірка. Візуальний метод виявлення подвійних зірок найпростіший. За допомогою потужного телескопа ми можемо виявити подвійні зірки, які є зручними для візуального спостереження і знаходяться на порівняно неподалік від нас відстані.
Явища та феномени, пов'язані з подвійними зірками
Цікавим феноменом, який тісно пов'язаний із подвійними зірками, є парадокс Алголя. Алголь – це подвійна зірка, що у сузір'ї Персея. Відповідно до загальної теорії еволюції небесних світил, що більше маса зірки, то швидше вона проходить всі стадії еволюції. Але Парадокс Алголя полягає в тому, що Алголь В – компонент подвійної зірки, який має меншу масу, еволюційно старший за масивніший компонент цієї системи – Алголь А. Вчені вважають, що даний парадокс безпосередньо пов'язаний з ефектом перетікання мас у тісних подвійних системах, за рахунок якого менша за розмірами зірка могла еволюціонувати швидше за більш потужного компонента системи.
З Парадоксом Алголя тісно пов'язане ще одне цікаве астрономічне явище, властиве подвійним зіркам – обмін масами між ними. Компоненти подвійних зірок здатні обмінюватися своїми масами та частинками один з одним. Кожен із компонентів має порожнину Роша – область, в якій гравітаційні сили одного компаньйона переважають над гравітаційними силами іншого. Крапка дотику порожнин Роша обох зірок називається точкою Лагранжа. Через цю точку можливе перетікання речовини одного компаньйона до іншого.
Цікавим явищем, пов'язаним із подвійними зірками, можна також вважати симбіотичні системи подвійних зірок. Дані системи складаються, як правило, із червоного гіганта та білого карлика, які обертаються навколо загального центру мас. Тривалість життя таких систем порівняно невелика. Однак для них характерні новоподібні спалахи, які здатні збільшити яскравість зірки у 2-3 рази. Крім того, симбіотичним подвійним зіркам властиві й інші цікаві астрофізичні характеристики, які залучають уми астрономів усієї земної кулі.
Походження та еволюція подвійних зірок
Походження та еволюція подвійних зірок відбувається, в принципі, за тим самим сценарієм, що й у звичайних зірок. Однак є деякі нюанси, які відрізняють походження та еволюцію подвійних систем від походження та еволюції одиночних світил.
Еволюція тісної подвійної системи у виставі художника
Як і одинарні зірки, подвійні системи утворюються під впливом гравітаційних сил із газопилової хмари. У сучасній астрономії існує три найбільш популярні теорії освіти подвійних зірок. Перша з них пов'язує утворення подвійних систем з поділом на ранньому етапі загального ядра протохмари, що послужило матеріалом виникнення подвійної системи. Друга теорія пов'язані з фрагментацією протозвездного диска, у результаті можуть виникнути як подвійні, а й багаторазові системи зірок. Відбувається фрагментація протозіркового диска більш пізньому етапі, ніж фрагментація ядра. Остання теорія свідчить, що утворення подвійних зірок можливе шляхом динамічних фізико-хімічних процесів усередині протохмари, що є матеріалом освіти зірок.
Екзопланети навколо подвійних зірок
Правовласник ілюстрації AP Image caption Кількість відомих людямекзопланет швидко збільшується
Міжнародна група астрономів зробила висновок, що біля кожної із зірок, видних на нічному небі, звертається щонайменше одна екзопланета.
Це означає, що тільки в нашій галактиці є близько 10 мільярдів планет, що за розміром відповідають Землі.
Для спостереження далекими зірками вчені використовували явище, відоме як гравітаційна лінза, тобто викривлення світлового променя під впливом гравітації масивного небесного тіла.
Це гравітаційне поле здатне поводитися подібно до збільшувального скла і посилювати світло від більш віддалених зірок, навколо яких можуть обертатися планети.
Група астрономів, які використовують відносно невеликі телескопи, об'єдналися в мережу пошуку нових землеподібних планет під назвою Mindstep.
Вони намагалися засікти досить рідкісне явище, коли при спостереженні із Землі одна із зірок виявляється безпосередньо перед іншою, більш віддаленою зіркою. У такому разі і виникає ефект мікролінзування, що дозволяє знаходити нові екзопланети.
В результаті мережі Mindstep вдалося зафіксувати 40 таких явищ, і в трьох випадках було знайдено планети, що знаходяться на орбіті далеких зірок.
Хоча кількість знайдених планет виявилася відносно невеликою, на підставі цих відкриттів дослідницька група зуміла підрахувати загальну кількість екзопланет.
Як "блимають" планети
"Тільки за останні 15 років кількість відомих нам планет за межами Сонячної системи зросла з нульової позначки до приблизно 700, - заявив співавтор дослідження Мартін Домінік з університету Сент-Ендрюс у Шотландії - Але, за нашими оцінками, тільки в Чумацькому Шляху існують сотні мільярдів таких планет”.
В останні роки більшість нових екзопланет було відкрито за допомогою телескопа "Кеплер" - астрономічного супутника НАСА, призначеного для пошуку небесних тіл, схожих на землю.
"Кеплер" намагається знайти екзопланети, засікаючи миготіння, тобто зміна яскравості тієї чи іншої зірки у момент, коли планета проходить між нею та телескопом.
Цей метод ефективніший при пошуку великих планет, розташованих поблизу своїх зірок.
Ефект гравітаційної лінзи використовувати важче, проте він дозволяє знаходити планети всіх розмірів та на великих відстанях.
Результати роботи групи астрономів були представлені на 219 зустрічі Американського астрономічного товариства, вони також опубліковані в журналі Nature.
Планети, що обертаються навколо двох або більше зірок, можуть бути поширенішими у всесвіті явищем, ніж планети з однією зіркою, пише www.сайт.
Любителі Зіркових Війн із теплом на серці згадують момент із фільму, коли задумливий Люк Скайуокер дивиться на подвійний захід сонця, на його рідній планеті — Татуїн. Виявляється, що планети з двома сонцями зустрічаються частіше, ніж вважали вчені. Вони нещодавно виявили десять таких систем. Вчені навіть мають докази того, що такі системи більш поширені, ніж одинарна планета-зірка.
Вчені протягом тривалого часу вважали, що більшість зірок мають одного чи двох сусідів. Їх мучило питання, чи мають ці мульти-зіркові системи свої планети. Після запуску телескопа Кеплер у 2009 році астрономи нарешті отримали інструмент для пошуку екзопланет у мульти-зіркових системах — далеких світах за межами Сонячної системи.
Новоспечена екзопланета Кеплер-453b знаходиться за 1400 світлових років від Землі. Вона обертається навколо двох сонців, тобто. Двійкова зіркова система. Планети у таких системах називаються «повертаються навколо подвійної зірки»через те, що потрапляють під вплив двох зірок.
Астрономи виявили Кеплер-453b, спостерігаючи дві зірки, що оберталися навколо один одного. Світло, що йде від кожної зірки, було трохи сірим.
"Ці плями повинні утворюватися через прохід об'єкта по орбіті", – пояснює Надер Хагігіпур – астроном з Гавайського університету в Маноа. Він був одним із авторів доповіді про виявлення планети Кеплер-453b в Astrophysical Journal.
14 серпня Міжнародна астрономічна спілка Генеральної Асамблеєю в Гонолулу, Гаваї, опублікувала докладну доповідь про планету в подвійній зірковій системі. Вчені відзначили щось незвичайне в новій планеті подвійної зірки, що обертається навколо. Інші планети обертаються у тій самій площині, що й їхні зірки. Це означає, що вони проходять перед обома зірками щоразу, коли роблять повний оборот. Але орбіта дев'ятої та десятої планети нахилена порівняно з орбітами їх сонців.
«Нам дуже пощастило», - Каже Хагігіпур. Якби його команда не дивилася на зірку в потрібний момент, учені пропустили б затемнення та не виявили планети.
Те, що вони виявили ще дві планети, що обертаються навколо подвійної зірки по незвичайній площині орбіти, означає, що такі системи широко поширені. Хагігіпур додав, що має бути безліч подібних систем, які поки що не вдалося виявити.
Адже якщо орбіта планети зрідка дозволяє пройти між двома зірками, провал у світлі не відразу буде помічений. Наступним кроком для астрономів буде з'ясування, як знайти подібні екзопланети. Хагігіпур вважає, що це проблематично, але можливо. Якщо планета досить велика, її гравітація впливає орбіти своїх зірок. Астрономи мають намір шукати крихітні зміни у світлі зірок.
«Найвідоміші екзопланети обертаються навколо однієї зірки», - Відзначив Філіп Теобальт - планетарний учений з Паризької обсерваторії у Франції. Він був залучений у відкриття подвійних систем. У ранніх дослідженняхвже було виявлено екзопланети в системах з кількома зірками, але вчені знаходили подвійні та потрійні зіркові системи, де одна планета оберталася лише навколо однієї зірки.
Теобальт стверджує, що чим більше подвійних і потрійних систем буде вивчено, тим більше вчені дізнаються про їхній механізм роботи. За його словами, для кращого розуміння законів всесвіту потрібно виявити ще 50 чи 100 систем.
Можливо, саме зараз на якійсь планеті молодий джедай милується подвійним заходом сонця. Це реально, якщо його рідна планета знаходиться в зоні «Золотовласки» (безпечній зоні проживання між зірками). Це відстань від зірки, що дозволяє воді бути в рідкому стані, не випаровуючись і не замерзаючи. Життя на Kepler-453b навряд чи можливе, оскільки ця екзопланета є газовим гігантом. Це означає, що вона не має твердої поверхні. «Але вона може мати супутники», - Каже Хагігіпур. Оскільки супутник знаходиться у безпечній зоні, там може бути вода, а з нею умови для зародження життя.
Планети, що обертаються навколо двох або більше зірок, можуть бути поширенішими у всесвіті явищем, ніж планети з однією зіркою, пише www.сайт. Любителі Зоряних Війн із теплом на серці згадують момент із фільму, коли задумливий Люк Скайуокер дивиться на подвійний захід сонця, на його рідній планеті - Татуїн. Виявляється, що планети з двома сонцями зустрічаються частіше, ніж вважали вчені. Вони нещодавно виявили десять таких систем. Вчені навіть мають докази того, що такі системи більш поширені, ніж одинарна планета-зірка. Вчені протягом тривалого часу вважали, що більшість зірок мають одного чи двох сусідів. Їх мучило питання, чи мають ці мульти-зіркові системи…
У всесвіті "Зоряних Війн" герої на своїх зорельотах відвідують всілякі крижані, водні та пустельні планети. Зараз із упевненістю можна говорити, що існування подібних планет стає чимось більшим, ніж просто науковою фантастикою. Справа в тому, що деякі екзопланети, виявлені біля зірок у нашому Чумацькому Шляху, можуть бути дуже схожими, наприклад, на посушливий Татуїн, або на тропічний Скариф, і навіть на крижану планету Хот.
Так, наприклад, досліджуючи інформацію про більш ніж 3400 підтверджених екзопланетів, вчені, за допомогою складних комп'ютерних методів моделювання, намагаються визначити їх колір, світлове оточення, сходи та заходи зірок. Словом, намагаються зрозуміти те, якими б побачили ці світи люди, якби опинилися там. Деякі з цих далеких екзопланет виглядають ще дивніше, ніж у знаменитій епопеї "Зоряні Війни", а інші навпаки, виглядають занадто схоже з планетами в одній далекій галактиці.
Планети з подвійними сонцями
Татуїн – планета із двома зірками. Джерело: Lucasfilm Ltd. & TM
Реально існуюча екзопланета в нашій Галактиці нагадала вченим про рідну домівку Люка Скайуокера під назвою Татуїн. Офіційно виявлена планета носить ім'я Kepler-16b, її розмір можна порівняти з розмірами Сатурна, а розташована вона на відстані 200 світлових років у сузір'ї Лебедя. Реальність існування планети з двома зірками була настільки приголомшливою, що сам Джордж Лукас погодився дати їй таку неофіційну назву.
"Це була перша в історії космічних досліджень реальна планетарна система, в якій можна було спостерігати захід сонця відразу від двох сонців", - Лоренс Дойл, астрофізик, який виявив цю екзопланету за допомогою телескопа "Кеплер" у 2011 році.
Подання художника про екзопланет Kepler-16b. Джерело: NASA/JPL-Caltech
Людина на Kepler-16b мала дві тіні, під час дощу в небі з'явилися б дві веселки. А кожен захід сонця був би унікальним, тому що зірки всього змінюють своє розташування відносно один одного. Будівництво сонячного годинника на такій планеті потребувало б певних зусиль.
Астрономи з'ясували, що приблизно половина зірок у нашому Чумацькому Шляху є бінарними системами, а не одиночними об'єктами, як наше Сонце. Таким чином, в той час як Kepler-16b, найімовірніше, є занадто холодним і газоподібним, щоб стати реальною батьківщиною для життя, вона є гарною ознакою того, що десь там у Галактиці реально може існувати повний близнюк Татуїну.
Планети-пустелі
Джакку, Джеда
Пустельна планета Джакку. Джерело: David James/Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
Джордж Лукас має певний потяг до пустельних планет, і, принаймні, один учений його повністю в цьому підтримує і вважає, що він на правильному шляху, оскільки такі планети можу добре охарактеризувати галактику, в якій ми живемо.
“Існування планет-пустель можливе. Подивіться прямо до нас у Сонячну Систему, у нас є Марс. Ми вважаємо, що такі планети в іншому місці могли б бути ще придатнішими для життя, ніж червона планета. Тема пустельних світів у “Зоряних Війнах”, що повторюється, дійсно цікава, оскільки у нас є деякі дослідження, які вказують на те, що такі екзопланети могли б стати придатними для життя місцями”.
Планети-пустелі можуть бути не тільки реальними, а й дуже поширеними. Вони можуть бути жаркими, як Татуїн і Джакку, або холодними, як Марс і Джеда з нового фільму "Вигнання один".
“Відсутність води на планеті може бути тим, що робить її придатною для колонізації. Вода посилює парниковий ефект та зміну клімату і може змусити планету стати дуже гарячою, як Венера, або дуже холодною як супутник Європа”.
Крижані планети
Хот
У нашій Галактиці існує своя власна крижана планета, подібна до планети Хот із “Зоряних Війн”. Ця крижана суперземля була виявлена у 2006 році. Природно, що цей заморожений світ відразу нагадав вченим про базу повстанців, розташовану в снігу та у льодах з фільму “Імперія завдає удару у відповідь”. Наукова назва екзопланети OGLE 2005-BLG-390L.
Планета Хот з нашої Галактики є дуже холодною, щоб хоч якесь життя могло на ній існувати. У всякому разі, вчені так припускають, ґрунтуючись на сучасних даних. Однак життя може розвиватися під льодом взагалі будь-якої планети чи супутника, навіть у нашій Сонячної системи. На Землі життя було виявлено всередині вулканів, глибоко в океанах і навіть у замороженому арктичному грунті.
НАСА зараз займається проектуванням місії, яка вирушить шукати життя під корою крижаного супутника Юпітера Європи. Супутник Сатурна Енцелад також містить підземний океан, який може зігрівати інопланетні бактерії.
Океанські світи
Каміно, Скариф
Обі-Ван Кенобі приземляється на планету Камін. Джерело: Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
Для вчених, які характеризують екзопланети, найважливішою планетою цього є Земля – єдина планета з наявністю життя. А життя на Землі почалося в океані.
“Нам потрібно добре розвивати науку про клімат на Землі, щоб допомогти зрозуміти життєздатність та потенційну різноманітність життя на екзопланеті”, – астробіолог Ненсі Кіанг з Інституту космічних досліджень імені Годдарда. Як астробіолога, її робота полягає в тому, щоб змоделювати вид рослинного життя, яке могло б існувати на планетах навколо інших зірок.
Імперські штурмовики бредуть у воді однієї з планет із нового фільму "Ізгой один". Джерело: Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
До цих пір не було підтверджено існування океанського світу з постійним дощем, як Камін у “Атаці клонів”, або планети з океаном, як тропічний світ Скариф із “Ізгою один”. Проте вченими були виявлені замерзлі океанські світи у нашій Сонячній Системі на супутниках Європа та Енцелад. У не такому далекому майбутньому ми навіть зможемо поглянути на океани на інших екзопланетах.
Океан можна добре помітити на великій відстані завдяки відбиття його поверхні. Такі явища спочатку були виявлені на рідких метанових морях Титану - найбільшого супутника Сатурна.
Лісові світи
Ендор, Такодана
Корабель Хана Соло Тисячолітній Сокіл летить на планеті Такодана.
Дві планети земних розмірів, що обертаються одна навколо одної, можуть бути частиною систем віддалених зірок, вважають дослідники Каліфорнійського технологічного інституту (Пасадена).
Сонячна система забезпечує безліч прикладів того, як супутники обертаються навколо планет; Юпітер і Сатурн на двох мають більш ніж 60 супутників. Тим не менш, ці тіла зазвичай набагато менше, ніж їх материнські планети (діаметр Землі більший за місячний в чотири рази, а маса нашої планети в 80 разів більша за масу її супутника).
Як би там не було, деякі супутники можуть мати і планетарні розміри. Наприклад, Ганімед, найбільший супутник Юпітера, більший за планету Меркурій (діаметр цього супутника дорівнює трьом чвертям діаметра Марса). Крім цього, іноді розміри супутника і батьківської планети бувають майже рівними (найбільший супутник Плутона, Харон, діаметром не поступається своїй планеті). Усі перелічені факти свідчать на користь гіпотези у тому, що планети однакового розміру можуть обертатися друг навколо друга.
Подвійні (бінарні) зірки поширені в галактиці Чумацького Шляху. Деякі з цих подвійних зіркових систем навіть відомі тим, що навколо них екзопланети обертаються. Подвійні астероїди також існують у багатьох зіркових систем. Незважаючи на це, подвійні планети, які мають земні розміри, розглядаються поки що як об'єкт наукової фантастики.
Однією з можливостей утворення бінарних планет є те, що два світи, що обертаються навколо спільної зірки, зближуються достатньо для зародження гравітаційної взаємодії. Для перевірки такої можливості дослідники провели симуляцію поведінки двох скелястих світів, що наближаються один до одного. Кожна модель планети була спроектована як що складається з 10000 частинок; також вчені варіювали швидкість руху планет та значення їх кутів при наближенні один до одного. Їм вдалося спростити модель настільки, що проведення кожної симуляції займало трохи більше дня.
Дослідники провели більше двадцяти симуляцій, які часто закінчувалися зіткненням планет, їх зрощенням в один світ з утворенням диска з космічних уламків (з цих уламків у майбутньому могли б сформуватися супутники). У деяких симуляціях планети на величезній швидкості трохи зачіпали один одного, знову віддаляючись у просторі.
Тим не менш, близько третини симуляцій завершувалися успішно, тобто утворенням бінарних планет. У цьому випадку головну рольграли легкі контакти світів, які відбуваються порівняно невеликих швидкостях.
Такі планети розташовуються дуже близько одна до одної. Зазвичай їх розділяє відстань у половину діаметра планети. Згодом світи починають, як то кажуть, йти нога в ногу, будучи постійно зверненими до партнера однією стороною. Структура подвійних світів може залишатися стабільною протягом мільярдів років, оскільки такі системи формуються з відривом, як мінімум, половини астрономічної одиниці від батьківської зірки. В даному випадку гравітаційний вплив світила не впливає істотно на міжпланетні зв'язки.
У майбутньому дослідники мають намір провести більше симуляцій, нарощуючи їх параметри, щоб отримати найкраща виставапро можливість утворення бінарних планет