Содержание
Alpha Centauri — Новости космонавтики и астрономии
PopularEditorialNew
BestОбсуждаемое
Arthur Lebedev
·
Статьи
Постоянно увеличивающийся каталог огромных, но тусклых галактик, таких как Dragonfly 44, заставляет астрономов изобретать всё новые теории галактической эволюции.
Редакция Alpha Centauri
·
Статьи
Главное голосование года, которое проводится на сайте уже пять лет подряд. Для участия достаточно просто зарегистрироваться!
2459
4
Богдан Боровик
·
SpaceX / Запуски / Новости
Сьогодні о 16:56 зі стартової площадки на мисі Канаверал стартує ракета Falcon 9 з корисним навантаженням місії Transporter-6.
Серед 114 малих супутників на борту ракети знаходитиметься український студентський супутник PolyITAN-HP-30 (інша назва — PolyITAN-2-HP). Супутник розроблений науковою групою Київського політехнічного інституту під…
Даниїл Бодюл
·
Наука / Статьи
Каталог величезних, але тьмяних галактик, таких як Dragonfly 44, що постійно збільшується, змушує астрономів винаходити все нові теорії галактичної еволюції.
Alexandr Tarlakovsky
·
SpaceX / Статьи
Администратор NASA Билл Нельсон говорит, что в SpaceX его заверили в отсутствии поводов для беспокойства, пока генеральный директор Илон Маск поглощен Твиттером. Кристиан Дэвенпорт, The Washington Post Обновлено 23 декабря 2022 г., 10:48 по восточному поясному времени.
Опубликовано 22 декабря 2022 г., 16:00 по восточному поясному…
Павло Поцелуєв
·
Офтоп
Черговий великий збір від глядачів Альфа Центавра. Шукаємо транспорт, дрон та купу речей для побуту.
Andrii Kliachkin
·
Новости
Несмотря на требования активистов, телескоп переименовывать не будут.
1521
1
Andrii Kliachkin
·
Новости
После четырёх лет научных исследований посадочный модуль InSight дважды не вышел на связь – критерий NASA для завершения миссии.
Julia Kalinina
·
Наука / Новости
Учёные опубликовали результаты обширного исследования температуры нижнего слоя газового гиганта, которое проводили более 40 лет.
Павло Поцелуєв
·
Новости
Публікуємо детальний звіт щодо нашого збору коштів на Київський військовий госпіталь.
Anzhelika Trushkovska
·
Новости
Американская аэрокосмическая компания сообщила об успехе проведенных в этом году двух испытаний жилого модуля LIFE будущей станции Orbital Reef.
Julia Kalinina
·
Новости
Успешно выполнив маневр замедления 16 декабря, южнокорейский спутник впервые добрался до Луны.
Julia Kalinina
·
Наука / Новости
На протяжении около 30 дней марсоход будет разбрасывать по поверхности Красной планеты пробирки, наполненные ранее собранными породами, для возвращения их на Землю в будущем.
Load More
Относительно недорогая миссия могла бы найти планеты в системе Альфа Центавра
Альфа Центавра А и Б всего в 4,37 светового года от нас. Есть ли возле них планеты? Жизнь? Возможно, нам удастся это выяснить. Представьте, что вы находитесь в нескольких световых годах от нас, вращаясь возле другой звезды в нашей галактике. Если вы посмотрите на нашу Солнечную систему с такого большого расстояния, что вы должны увидеть, чтобы определить наличие жизни на одном из наших миров? Даже если бы Земля была всего одним пикселем в телескопе, вы все равно смогли бы это сделать. Отражая свет от Солнца, вы могли бы непосредственно увидеть наш мир и понять, что:
- на Земле есть океаны и континенты;
- ее цвет и отражательная способность меняется вместе со временем года, когда растения цветут и покрываются снегом;
- ледяные шапки растут и уменьшаются в течение года;
- облака формируются и рассеиваются;
- имея правильные инструменты, можно было бы заключить, что атмосфера состоит из органических молекул, сигнализирующих о присутствии жизни.
Если кто-то с расстояния в несколько световых лет смог сделать это с Землей, то будет понятно, что мы здесь, на Земле, можем сделать это с другой звездой. И если повезет, у ближайшей звездной системы будет два идеальных кандидата: Альфа Центавра А и Альфа Центавра Б.
Система Альфы Центавра — это система тринарных звезд. Альфа Центавра А — того же типа, что и наше Солнце, Альфа Центавра Б — немного холоднее, а Проксима Центавра — еще более холодный красный карлик. Конечно, Проксима Центавра немного ближе: в 4,24 светового года от нас, а не в 4,37 светового года. Но Альфа Центавра А и Б намного светлее и больше подходят для жизни на удалении от родительской звезды, а также их проще увидеть. Любые потенциально пригодные для жизни планеты — твердые миры на правильном расстоянии — будут находиться достаточно далеко от звезды, чтобы хорошо оборудованный телескоп смог увидеть их напрямую.
Обычно мы думаем, что наше Солнце — это «обычная» звезда. Но это не совсем правильно.
Наше Солнце массивнее и ярче 95% звезд в нашей галактике, а Альфа Центавра на 50% ярче. Даже Альфа Центавра Б, почти такая же яркая, как наше Солнце, ярче 90% всех звезды. Поскольку эти две звезды настолько близки и необычайно ярки, любые потенциально пригодные для жизни миры будут отделены большим угловым размером от родительской звезды, чем другие долгоживущие звезды в небе (то есть живущие миллиарды лет). И значит, если искать потенциально обитаемые планеты возле Альфы Центавра А и Б, если ставить такую научную цель, мы можем сделать это при помощи маленького и недорогого, по астрономическим меркам, телескопа.
Космический телескоп Хаббл диаметром 2,4 метра, и большинство телескопов, которые проектируются, чтобы снимать планеты напрямую из космоса, должны иметь диаметры от четырех до двенадцати метров. Стоимость таких проектов быстро взлетает до миллиардов или десятков миллиардов долларов. Но с научной точки зрения телескопа диаметром 45 сантиметров будет достаточно, не только чтобы рассмотреть планеты возле звезд Альфы Центавра, но и найти — если они есть — признаки наличия атмосферы, океанов, времен года и прочих аспектов, по которым мы привыкли судить обитаемость.
Следующая звезда типа нашей находится в 2,5 раза дальше, а значит, потребуется минимум метровый телескоп в диаметре.
Идея создать небольшой телескоп вроде этого, который отправится в космос с коронографом, блокирующим свет родительских звезд, вылилась в предложенную миссию ACESat, название которой расшифровывается как Alpha Centauri Exoplanet Satellite. Этот телескоп должен быть легким, небольшим, недорогим и при этом весьма способным: он сможет узнать, есть ли у ближайшей к нам звезды сигналы, которые мы могли бы связать с жизнью.
Это своего рода высоко рискованное предприятие с высоким вознаграждением. Альфа Центавра А и Б — это бинарная система звезд, а значит, есть всего три уверенных варианта найти планету в этой системе:
- на тесной орбите возле Альфы Центавра А;
- на тесной орбите возле Альфы Центавра Б;
- на далекой и широкой орбите, подальше от обеих звезд.
Любой из первых двух вариантов был бы абсолютно идеальным для поиска твердого, потенциально населенного мира возле похожей на солнце звезды.
Но если жизнь редко встречается в потенциально обитаемой зоне или если вообще никаких планет нет, то научный выхлоп будет невелик. Неудивительно, что комитет по рассмотрению в NASA выразил озабоченность по поводу возможности этого «нулевого результата», и частично из-за этого миссия ACESat не была выбрана.
Но NASA — не единственный способ запустить в космос спутник. Подобная миссия может существовать как частное финансируемое предприятие — Project Blue. Логистика проще, чем можно себе представить. 45-сантиметровый телескоп относительно дешевый: его можно купить за несколько десятков тысяч долларов. Инструменты будут сложными, но не бесценными: миллионы долларов будут стоить коронограф, разработка новых технологий и интеграция инструментов. И цели миссии можно не ограничивать одним только взглядом на ближайшие звездные системы.
Общая стоимость такой миссии — включая разработку технологий, прототипирование, тестирование, окончательный дизайн и запуск — составит 50 миллионов долларов, что значительно меньше стоимости обычной миссии NASA.
Даже если никаких планет не существует, разработка технологии коронографа (с деформируемым зеркалом), нового алгоритма управления волновым фронтом и новая техника улучшения подавления спеклов обеспечит на 500-1000 уникальных изображений одной и той же системы, что будет невероятно.
Самая успешная миссия NASA по поиску планет — Кеплер, которая нашла больше 3000 новых экзопланет на сегодняшний день, — была разработана более чем за 20 лет до своего полета. С тех пор она стала нашей самой большой революцией в том, как мы понимаем звездные системы за пределами нашей собственной, включая ряд сюрпризов. Но «Кеплер» может идентифицировать только планеты, которые демонстрируют редкую и строгую геометрию выравнивания, которая обеспечивает планетарный транзит.
Красота Project Blue в том, что мы так и не смогли пока взглянуть на другую звезду типа Солнца в такой манере, а когда вы смотрите на новые вещи по-новому, возможности для открытия выходят далеко за пределы наших фантазий. Может потребоваться краудфандинг.
Нужны правильные инвесторы и контракты. Это может быть один человек или консорциум, но за очень небольшую сумму денег мы сможем узнать ответ на самый главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
КосмосПланета ЗемляПланетыЭкзопланеты
Для отправки комментария вы должны или
Идет охота за планетами Альфы Центавра
13 июня официальное количество экзопланет НАСА — планет за пределами нашей Солнечной системы — превысило 4000. В основной список входят инопланетные миры вокруг крошечных нейтронных звезд и распухших, умирающих солнц, планеты в переполненном центре нашей галактики Млечный Путь и планеты, плавающие в одиночестве в глубинах межзвездного пространства. Однако явно отсутствует одно место: Альфа Центавра, звездная система по соседству с нашей. Из-за сбивающего с толку стечения обстоятельств эта интригующая цель оставалась зашифрованной — по крайней мере, до сих пор.
Технологии совершенствуются, и звезды буквально сошлись воедино, открывая потенциально обитаемые миры, которые могут скрываться вокруг Альфы Центавра.
«Уровень интереса к их обнаружению определенно растет», — говорит астрофизик Руслан Беликов из Исследовательского центра Эймса НАСА.
В течение последних нескольких недель команда Беликова и еще одна группа под руководством Маркуса Каспера из Европейской южной обсерватории пытались увидеть предполагаемые миры Альфы Центавра с помощью двух разных гигантских телескопов в Чили. Используя новые высокоточные инструменты для просеивания звездного света, исследователи готовятся к еще более тонким поискам. Если эти усилия окажутся тщетными, несколько групп разрабатывают недорогие спутники, чтобы расширить охоту за планетами в космосе. И если НАСА не сможет финансировать эти проекты, есть еще один запасной план: Два частных проекта — Breakthrough Initiatives, поддерживаемый миллиардерами, и проект Blue, финансируемый краудфандингом, — готовятся к выполнению миссий в любом случае.
«Есть риск, потому что мы не знаем, увидим ли что-нибудь. На мой взгляд, риск уравновешивается наградой за получение изображения Земли 2.
0», — говорит Беликов.
Interstellar Intimates
Привлекательность Альфы Центавра легко понять: ученым, стремящимся найти живые миры за пределами нашего собственного, эта система кажется слишком хорошей, чтобы быть правдой. Он содержит не одну звезду, похожую на наше Солнце, а две из них , называемые Альфой Центавра А и В. Звезда А является близким близнецом Солнца по температуре, размеру, светимости и составу; звезда B чуть меньше и круче. Они оба примерно на 10 процентов старше нашей Солнечной системы, что оставляет достаточно времени для того, чтобы любая инопланетная эволюция сделала свое дело. Альфа Центавра также является самой близкой системой в галактике, находящейся всего в 4,37 световых года от нас и обеспечивающей уникальное близкое представление о любых возможных планетах. В качестве дополнительного бонуса у Альф Центавра A и B есть третий компаньон, тусклый красный карлик по имени Проксима Центавра, у которого есть собственный мир размером с Землю.
К сожалению, то, что делает Альфу Центавра столь привлекательной в концепции, делает ее чрезвычайно сложной на практике. Один из самых успешных способов найти экзопланеты — искать небольшое колебание в свете звезды. Находящаяся на орбите планета будет тянуть свою родительскую звезду вперед и назад, из-за чего звездный свет будет казаться то более голубым, то чуть более красным, чем обычно. Для одиночной звезды обнаружение этих цветовых вариаций — чрезвычайно деликатный процесс. В бинарной системе, такой как Альфа Центавра, дело обстоит гораздо сильнее. Свет от двух соседних звезд имеет тенденцию смешиваться, скрывая сигнал колебания. Все становится еще сложнее, если две звезды кажутся очень близко друг к другу на небе — и по счастливой случайности звезды A и B достигли точки наибольшего сближения на своей 80-летней орбите в 2016 году.0003
Лили Чжао, молодой охотник за планетами из Йельского университета, недавно рассказала о последствиях этих проблемных обстоятельств. Сопоставив целое десятилетие измерений лучевых скоростей, Чжао и ее коллеги могут только сказать, что на Альфе Центавра А нет планет, масса которых превышает массу Земли более чем в 50 раз, и что на Альфе Центавра В нет планет с массой более восьми масс Земли.
Вокруг любой звезды может вращаться множество меньших миров размером с Землю, а мы понятия не имеем. «До сих пор это в значительной степени ограничивало возможности поиска», — говорит Чжао.
Раздосадованные такой неопределенностью, несколько отважных астрономов попытались просмотреть запутанные данные, чтобы найти более точные ответы. Попытки не увенчались успехом. В 2012 году группа под руководством Ксавье Дюмуска из Женевского университета с большой помпой объявила об открытии планеты с массой Земли вокруг Альфы Центавра B. Но три года спустя независимый анализ не выявил никаких признаков планеты, предполагая, что это всего лишь артефакт данных. Дюмаск признал , что «вероятно, планеты там нет».
Тем не менее, Чжао заявляет, что «перспективы велики» для следующего раунда поиска планет вокруг Альфы Центавра. Во-первых, расстояние между звездами A и B увеличивается, и к 2020 году оно станет достаточно большим, чтобы мощные телескопы могли наблюдать за каждой звездой в отдельности.
Что еще более важно, значительно улучшенные новые версии инструментов, называемых спектрографами, позволят гораздо более точно искать колебания, чем те, которые были возможны с детектором HARPS, используемым Дюмуском и его коллегами.
Чжао работает над спектрографом высокого разрешения под названием EXPRES (спектрометр сверхточной точности) на телескопе канала Дискавери в Аризоне. Аналогичное устройство под названием ESPRESSO (от Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) было установлено на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили, с которого хорошо видно Альфу Центавра в южной части неба. Эти спектрографы предназначены для улавливания колебаний со скоростью всего 10 сантиметров в секунду. Эта чувствительность в 10 раз лучше, чем у их предшественников, и находится на уровне, необходимом для того, чтобы улавливать колебания, вызванные землеподобной планетой, вращающейся вокруг любой из звезд Альфы Центавра.
И ESPRESSO, и EXPRES уже наблюдают за звездами на небе.
У нас пока нет планов по специальному поиску, ориентированному на Альфу Центавра, но если — , когда — появятся новые результаты, обещает Чжао, они будут заслуживать доверия. «Все повышали ставку на то, насколько вы можете быть уверены в обнаружении, прежде чем опубликовать его», — говорит она.
Маяки и светлячки
Если предположить, что поиск планет вокруг альфы Центавра увенчался успехом, они все равно оставят много неизвестного об этих инопланетных мирах. Такие исследования покажут, насколько массивны планеты и как они вращаются, но мало что расскажут об их физических свойствах. Они вообще ничего не расскажут о том, как выглядят планеты. Единственный способ получить такую информацию — непосредственно наблюдать за этими телами. Для действительно амбициозных исследователей Альфы Центавра цель состоит в том, чтобы захватить изображение «бледно-голубой точки»: вспышка света, содержащая первый портрет того, что может быть действительно похожей на Землю планетой вокруг другой звезды.
Ни один из созданных инструментов не обладает достаточной чувствительностью и точностью для этого. «Воображать экзопланету рядом с яркой звездой — все равно, что пытаться увидеть светлячка рядом с маяком в нескольких сотнях километров. В случае с Альфой Центавра у нас есть два маяка, так что проблема еще хуже», — говорит Франк Марчис из Института SETI, который руководит научными операциями в Project Blue. Но чуть более крупные миры теперь в пределах досягаемости, и поиск их уже может многое нам рассказать.
Как бы странно это ни звучало, в первую очередь нужно выяснить, какие планеты бывают , а не присутствует вокруг Альфы Центавра. Из-за близости между звездами A и B стабильные планеты могут существовать только довольно близко к каждой звезде, не более чем в 2,5 раза дальше, чем расстояние Земли от Солнца. Любые планеты-гиганты размером с Юпитер, вращающиеся в этих внутренних святилищах, давно бы уничтожили любые меньшие, потенциально похожие на Землю планеты, находящиеся на орбите в обитаемой зоне — чистой области, где может существовать жидкая вода (и, следовательно, жизнь, какой мы ее знаем).
Пока колебания не выявили никаких признаков гигантских планет вокруг Альфы Центавра, что обнадеживает. «Мы знаем, что нет большой планеты, которая вытесняла бы планету в обитаемой зоне», — говорит Беликов. Тем не менее, его беспокоит перспектива появления «полугигантов» — миров класса Нептун, которые достаточно малы, чтобы до сих пор их не обнаруживали, но которые все еще могут быть достаточно большими, чтобы испортить перспективы жизни.
С этой целью Беликов и его коллеги предприняли первую серьезную попытку напрямую получить изображения планет вокруг Альфы Центавра. Они забронировали два раунда наблюдений с помощью прибора Gemini Planet Imager на Южном телескопе Gemini на вершине Серро-Пачон в Чили. Этим летом наблюдательный цикл был сильно омрачен, но Беликов намерен повторить попытку весной следующего года. Аналогичный поиск, который он проводил в прошлом году, не дал результатов, что является хорошей новостью: пока что в системе Альфа Центавра нет и намека на надоедливые планеты размером с Нептун.
Еще лучше то, что наблюдения Беликова уже заменяются. Kasper приближается к меньшим планетам, чуть больше Земли, используя инструмент VLT под названием VISIR (для VLT Imager и Spectrometer for Mid-Infrared), который был перестроен и переименован в NEAR (для Ближней Земли в регионе AlphaCen). NEAR является результатом необычного сотрудничества между Европейской южной обсерваторией, которая управляет VLT, и частной организацией Breakthrough Initiatives, которая предоставила финансирование для модернизации критически важного оборудования. Это первое устройство, созданное и работающее специально для поиска планет вокруг Альфы Центавра.
Во время инаугурационного забега NEAR в конце мая и начале июня команда Каспера тоже пострадала от плохой погоды. Тем не менее, исследователям удалось уложиться в 100 часов наблюдений, собрав шесть терабайт необработанных данных. «Мы будем чувствительны к планетам, радиус которых более чем в два раза превышает радиус Земли», — говорит Каспер.
Это намного больше, чем может сделать Беликов, и в пять раз лучше, чем лучшее из исследований колебаний.
Вскоре мир узнает, что NEAR видел вокруг Альфы Центавра. По словам Каспера, результаты должны быть опубликованы в октябре. Если данные будут хорошими, он надеется провести еще один сеанс наблюдений где-то после марта 2020 года, когда Альфа Центавра снова станет удобной для наблюдения в Чили.
Ожидаются прорывы
В соответствии со своим названием, NEAR приближает нас к цели найти Землю 2.0, но впереди еще много времени. Планета вдвое больше нашей (нижний предел прибора) вполне может иметь плотную, удушающую атмосферу, неблагоприятную для жизни. «Нынешние усилия не позволяют достичь чувствительности, чтобы найти истинные аналоги Земли», — говорит Оливье Гийон, астроном из Аризонского университета и ведущий научный сотрудник программы Breakthrough по поиску планет Breakthrough Watch. «Поэтому мы, безусловно, продолжим рассматривать систему Alpha Centauri с лучшими и более мощными инструментами, когда они станут доступны».
Один из способов стать лучше — подняться над рассеивающей звездный свет атмосферой нашей планеты и отправиться на поиски в космос. Беликов выдвигал этот аргумент в течение нескольких лет в форме концепции миссии под названием Альфа Центавра Экзопланетный спутник, или ACESat. Он будет включать в себя телескоп с зеркалом шириной 45 сантиметров и устройство, блокирующее звездный свет, называемое коронографом, чтобы скрыть подавляющее сияние маяка Альфа Центавра A и B, потенциально обнаруживая в 10 миллиардов раз более слабое свечение светлячков близлежащих маленькие планеты.
В 2014 году НАСА предоставило некоторое финансирование для технологии ACESat, хотя позже агентство передало ее как миссию. «Тогда технология не была зрелой, но сейчас она становится намного более зрелой», — настаивает Беликов. Он снова пытается работать в НАСА с новым предложением под названием Alpha Centauri Direct Imager, или ACEND. Он также подстраховывается, работая над аналогичной концепцией с Project Blue.
Как всегда в подобных передовых проектах, деньги представляют собой не меньшую проблему, чем технологии.
При прогнозируемой общей стоимости спутника Project Blue около 50 миллионов долларов гроши по сравнению с 9-миллиардным бюджетом космического телескопа Джеймса Уэбба. Однако собрать такие средства для узконаправленной частной миссии было непросто. Первоначально Project Blue планировалось запустить в 2021 году, но «я не думаю, что это выполнимо при нынешнем состоянии финансирования», — говорит Марчис. «Нам нужна поддержка богатого донора или группы доноров, чтобы улучшить технологическую готовность и начать создание инструмента».
Breakthrough Initiatives имеет преимущество встроенной сети таких доноров, включая ее соучредителя-миллиардера Юрия Мильнера. В рамках Breakthrough Watch организация изучает небольшой космический телескоп с коронографом, похожий на ACESat. Breakthrough Watch также выполняет отдельную миссию под названием TOLIBOY, запуск которой предварительно назначен на 2021 год.
Она будет искать планеты путем точного картирования движения Альф Центавра A и B с использованием метода, называемого астрометрией.
Все эти проекты заложат основу для еще более масштабных усилий. Беликов работает над адаптацией технологии ACESat для будущего космического широкоугольного инфракрасного обзорного телескопа НАСА (WFIRST), запуск которого запланирован на середину 2020-х годов, а также для преемника космического телескопа Хаббла, который, по прогнозам, появится в 2030-х годах. Каспер помогает применить уроки NEAR к новому инструменту METIS (для среднеинфракрасного формирователя изображения и спектрографа ELT), который будет установлен на 39-метровом Чрезвычайно Большом Телескопе, строящемся в настоящее время в Чили. Спутник TOLIBOY задуман как предшественник более крупной и мощной космической астрометрической миссии под названием TOLIMAN.
Все эти подходы вместе должны, наконец, заполнить пробелы, окружающие Альфу Центавра. «Все, что мы знаем, указывает на возможность и, я бы сказал, вероятность существования потенциально обитаемых планет вокруг A и B», — говорит Беликов.
Это ограниченное знание вот-вот подвергнется испытанию. Если Альфа Центавра окажется бесплодной, это будет означать, что планеты, подобные Земле, не так распространены, как считалось раньше. Возможно, двойные звезды, такие как Альфа Центавра, составляющие большинство всех звездных систем, не являются многообещающими местами для поиска жизни. Или, возможно, мы обнаружим, что на Альфе Центавра есть планеты, похожие на Землю по размеру, но совсем не похожие на нее по окружающей среде. Наша родная планета может быть редким исключением во враждебной вселенной.
С другой стороны, обнаружение тусклой синей точки экзопланетного света вокруг Альфы Центавра может рассказать совсем другую историю. «Если мы обнаружим, что одна из этих планет похожа на нашу Землю, то есть на ней есть континенты и океаны, она станет новым, потенциально живым миром у нашего порога», — говорит Марчис. Обнаружение другой Земли по соседству будет означать, что в нашей галактике их на миллионы или миллиарды больше.
«Это будет изюминкой астрономии в следующем столетии и, возможно, способом расширить интерес всей нашей цивилизации к исследованию космоса».
ОБ АВТОРЕ(АХ)
Кори С. Пауэлл — научный писатель, блогер и редактор, проживающий в Бруклине, штат Нью-Йорк. Он является приглашенным ученым в Программе отчетности по науке, здоровью и окружающей среде Нью-Йоркского университета. Подпишитесь на Кори С. Пауэлла в Твиттере
Семейный портрет системы Альфа Центавра
eso0307 — Научный выпуск
Интерферометр VLT изучает ближайшие звезды
15 марта 2003
Обсерватория ESO Паранал (Чили) провела первое в истории прямое определение угловых размеров дисков звезд солнечного типа Альфа Центавра А и Альфа Центавра В. Как два крупнейших члена этой тройной звездной системы, включающей также меньше Проксимы Центавра, они являются ближайшими соседями Солнца в космосе на расстоянии чуть более 4 световых лет. Вместе с фотометрическими и астеросейсмическими наблюдениями это фундаментальное измерение с помощью VLTI привело к полной характеристике Альфы Центавра A и Альфы Центавра B — теперь они являются «самыми известными» звездами.
Это также позволило провести уникальное и очень подробное сравнение между «реальной природой» и современной звездной теорией для звезд солнечного типа. Очевидно, что имеется очень хорошее совпадение, указывающее на то, что структура и эволюция звезд, подобных нашему Солнцу, хорошо изучены. Таким образом, новые наблюдения ближайших звезд способствовали повышению доверия астрономов и к их солнечным моделям. Теперь мы можем быть более уверены в состоянии внутри Солнца, нашего центрального источника энергии, а также в том, как оно изменится в течение следующих сотен миллионов лет.
Тройная система Альфа Центавра
Тройная звездная система Альфа Центавра — наш ближайший сосед в космосе. Он расположен на расстоянии 4,36 световых года, или 41 млн млн км, в направлении южного созвездия Центавра (Кентавра) [1]. Две главные звезды системы, Альфа Центавра А и Альфа Центавра В, довольно похожи на Солнце; их звездные спектральные классы — «G2V» и «K1V» соответственно. Третья звезда — «красный карлик», известный как Проксима.
Он намного круче и меньше двух других. Его наблюдали в 2002 г. с помощью интерферометра VLT.
Альфа Центавра A и B вращаются вокруг друг друга на расстоянии около 3600 млн км, что несколько превышает расстояние планеты Уран от Солнца [2]. Орбитальный период составляет почти ровно 80 лет. Их меньший компаньон, Проксима, находится примерно на 1,5 миллиона миллионов километров (10 000 астрономических единиц) ближе к Солнечной системе, чем А и В. Возможно, он обращается вокруг этой пары с периодом в миллионы лет.
Пара A и B предлагает уникальную возможность изучать звездную физику на звездах, которые лишь немного отличаются от нашего Солнца. Их массы хорошо соответствуют массе их соседней звезды, и они лишь немного старше Солнца.
В дополнение к предоставлению общей информации о звездной эволюции подробное изучение Альфа Центавра A и B представляет особый интерес, поскольку оно позволяет проверить наши текущие знания о составе, структуре и, действительно, будущем развитии нашего собственного основного источника энергии, солнце.
Наблюдения VLTI
Международная группа астрономов [3] использовала наблюдения Альфы Центавра A и Альфы Центавра B, полученные командой ESO VLTI/Паранал с помощью интерферометра очень большого телескопа ESO (VLTI), для измерения размеров эти две звезды. Несмотря на их близость и яркость, эти две южные звезды никогда ранее не разрешались с помощью звездной интерферометрии с длинной базой, и наблюдения VINCI/VLTI являются первым прямым измерением их угловых диаметров.
Для наблюдений пары А и В использовались 0,35-метровые сидеростаты VLTI на наблюдательной площадке на вершине Паранал. Эти два небольших тестовых телескопа были установлены на расстоянии 16 и 66 метров соответственно (фото для прессы ESO eso0307). Они захватили свет от двух звезд и направили его через ряд отражающих зеркал в общий фокус в приборе для ввода в эксплуатацию VINCI.
Несмотря на то, что они были получены всего через несколько дней после успешного выполнения «Первого интерференционного поля» с помощью VLTI, 16-метровые измерения оказались очень полезными с научной точки зрения и помогли улучшить измерение углового диаметра Альфы Центавра А.
66-метровые базовые измерения дали наиболее точные значения «откалиброванной видимости» (ESO Press Photo eso0307) — из них затем были получены угловые диаметры.
Измерения VLTI предоставили высококачественные значения углового диаметра для обеих звезд, 8,512 ± 0,022 мс и 6,002 ± 0,048 мс для A и B соответственно. При расстоянии, измеренном ранее спутником Hipparcos Европейского космического агентства (ЕКА), 4,36 световых года или 41 миллион миллионов км, истинные радиусы оказались равными 854 000 км и 602 000 км, или 1,227 ± 0,005 и 0,865 ± 0,007. раз больше радиуса Солнца соответственно.
Звездные модели
В последние годы ряд более далеких двойных звездных систем, таких как Альфа Центавра A и B, наблюдался различными методами, включая спектрофотометрию (излучение на разных длинах волн) и астрометрию (положение на небе, движение) . При сравнении с теоретическими моделями звезд такие измерения определяют основные звездные параметры, в том числе массы каждого компонента, их возраст, их светимости, эффективные температуры и содержание различных химических элементов.
В то же время эти модели предсказывают эволюцию звезд во времени [4], в частности, как постепенно меняются их светимость и температура.
В дополнение к этим инструментам наблюдения и через четыре десятилетия после открытия солнечных сейсмических частот в 1962 г. недавно были обнаружены солнечные колебания в Альфе Центавра А посредством наблюдений с помощью спектрографа CORALIE с оптоволоконным питанием, установленного в ESO. Обсерватория Ла Силья [5].
С тех пор «астеросейсмические колебания» были обнаружены еще у пяти солнечноподобных звезд — они дают важную информацию о недрах этих звезд, а также об их массах и радиусах. Например, сравнение между наблюдаемыми частотами Альфы Центавра А в диапазоне высоких частот и частотами, предсказанными теорией, дает информацию о размере звезды.
Некоторое время назад французский астроном Пьер Морель из Обсерватории Лазурного Берега (Ницца, Франция) разработал очень мощный компьютерный код для моделирования внутренней физики звезд.
Недавно его группа использовала этот код для создания новой «модели» Альфы Центавра А, основанной на наилучших доступных фотометрических, астрометрических, спектроскопических и астеросейсмических наблюдениях [6]. Из этой калибровки с использованием нескольких методов была также выведена масса компонента Альфа Центавра B, и, среди других звездных параметров, радиусы обеих звезд были предсказаны с высокой точностью: 1,230 ± 0,003 (звезда «А») и 0,857 ± 0,007 (звезда «А»). «В») раз больше, чем у Солнца, соответственно.
Сравнение звезд Альфы Центавра и Солнца
Астроном ESO Пьер Кервалла доволен: » Согласие между измерениями VLTI и теорией очень удовлетворительно для обеих звезд. интерферометрических измерений Проксимы, полученных с помощью двух 8,2-метровых телескопов VLT ANTU и MELIPAL, мы теперь имеем довольно полное представление об этой знаменитой тройной системе «.
Его коллега Фредерик Тевенин из обсерватории Ниццы добавляет: «Альфа Центавра — не только ближайшая звездная система, но благодаря этим исследованиям она стала еще и самой известной!».
В следующей таблице приведены основные характеристики звезд тройной системы Альфа Центавра и нашего Солнца. Сходство звезд «А» и «В» с Солнцем очевидно:
| Параметр | Альфа Цен А | Альфа Цен Б | Проксима | Вс | Блок |
| 9 лет0135 | 4850 | 4850 | 4850 | 4650 | млн лет |
| Масса | 1.100 | 0,907 | 0,123 | 1.000 | солнечная масса |
| Радиус | 1,227 | 0,865 | 0,145 | 1. 000 | солнечный радиус |
| Температура | 5790 | 5260 | 3040 | 5770 | Кельвин |
| Светимость | 1,519 | 0,500 | 0,000138 | 1.000 | солнечная светимость |
| Водород | 71,5 | 69,4 | 69,5 | 73,7 | процентов |
| Гелий | 25,8 | 27,7 | 27,8 | 24,5 | процентов |
| Тяжелые элементы | 2,74 | 2,89 | 2,90 | 1,81 | процентов |
1 масса Солнца = 1,989 x 10 33 г Указан химический состав на поверхности звезды. | |||||
Наблюдения за другими звездами
Теперь команда распространит эти фундаментальные интерферометрические исследования на другие звезды, для которых доступны астеросейсмические наблюдения. Для этого они продолжат работу на интерферометре VLT, сначала с испытательным прибором VINCI, а затем с прибором AMBER, который будет объединять световые лучи от трех телескопов одновременно. Первый из четырех 1,8-метровых вспомогательных телескопов VLTI прибудет на Паранал в течение 2003 г.
Нет никаких сомнений в том, что беспрецедентная точность, достижимая с помощью VLTI, в сочетании с высокочувствительными астеросмическими измерениями с помощью нового спектрометра HARPS, установленного в настоящее время на 3,6-м телескопе ESO на Ла Силья, и мощное компьютерное программное обеспечение, доступное для моделирования звезд значительно улучшит наши знания об этих звездах. Это, в свою очередь, поможет нам лучше понять структуру и эволюцию нашей собственной звезды, Солнца.
Примечания
[1]: доступен поучительный вид пространственного распределения ближайших к Солнечной системе звезд.
[2]: Местные астрономические расстояния часто указываются в астрономических единицах (а.е.), среднем расстоянии между Землей и Солнцем (1 а.е. = 149 600 000 км). Другая единица, световой год — расстояние, которое свет, движущийся со скоростью 300 000 км/сек, проходит за один год, — применима для расстояний за пределами Солнечной системы: 1 световой год = 9,5 миллиона миллионов километров.
[3]: В команду входят Пьер Кервелла (ESO Чили), Фредерик Тевенен, Габриэле Бертомье, Бруно Лопес, Пьер Морель и Жанин Провост (Обсерватория Лазурного Берега, Ницца, Франция) и Дамьен Сегрансан (Женевская обсерватория). , Швейцария).
[4]: Диаграмма названа в честь датского астронома Эйнара Герцшпрунга (1873–1967) и американского астронома Генри Норриса Рассела (1877–1957). В начале 20-го века они независимо друг от друга заметили, что красные звезды бывают самых разных размеров, что положило начало последующим исследованиям звездных диаметров.
Эта диаграмма отображает звездную температуру (или цвет) в зависимости от яркости (или величины) и поэтому также известна как «диаграмма цвет-величина».
[5]: открытие солнечных сейсмических частот описано в исследовательской статье Evans & Michard в Astrophysical Journal (том 136, стр. 49).3, 1962). Солнечные p-колебания в Альфе Центавра A были объявлены Bouchy & Carrier в Astronomy & Astrophysics (том 374, страница L5, 2001).
[6]: Калибровка выполнена с использованием кода звездной модели CESAM (Morel, 1997, A&AS 124, 597), разработанного в обсерватории Ниццы. Среди других параметров с высокой точностью были предсказаны радиусы звезд A и B (Thévenin et al., 2002, A&A, 392, L9).
Дополнительная информация
Информация, представленная в этом сообщении, основана на исследовательской статье, которая вскоре появится в европейском журнале Astronomy & Astrophysics («Диаметры Альфы Центавра A и B» Пьера Кервеллы с другими членами группы, такими как соавторы).