Звезда солнечного типа, звезда-аналог Солнца и близнец Солнца — три категории звёзд, в разной мере похожих на Солнце. Изучение этих звёзд весьма важно для лучшего понимания свойств Солнца, его уникальности или, наоборот, типичности среди других звёзд, а также возможности существования обитаемых планет у других звёзд солнечного типа.
Категории подобия Можно выделить три категории звёзд, подобных Солнцу, которые отражают эволюцию астрономических наблюдательных технологий. Вначале звёзды солнечного типа были наиболее похожими звёздами, которые можно было определить. Затем по мере развития техники и наблюдательных технологий, когда стало возможно уточнение дополнительных параметров, таких как: светимость, температура, металличность и т. д., были выделены следующие категории — звезда-аналог Солнца и звезда-близнец Солнца. В русско-язычной литературе иногда используется неверный по существу термин «двойник Солнца» из-за ошибки в переводе английского термина «Solar twin».
Звёзды солнечного типа
Эти звёзды в широком смысле похожи на Солнце. Они лежат на главной последовательности, их показатель цвета B-V находится между 0,48 и 0,8 (у Солнца этот показатель 0,65). В качестве альтернативы можно использовать спектр и тогда в звёзды солнечного типа можно включать жёлтые и оранжевые карлики, у которых показатель цвета B-V находится между 0,5 и 1,0. Таким образом, в эту категорию может попасть примерно 10 % всех звёзд и тем самым можно установить верхнюю границу количества звёзд, более или менее похожих на Солнце. Звёзды солнечного типа показывают весьма неплохую корреляцию между скоростью их вращения и активностью хромосферы (это можно определить по спектральной линии кальция), а также корональной активности (определяется по рентгеновскому излучению). Также по скорости вращения и магнитной активности, которая проявляется в течение всей жизни звезды, можно оценивать их возраст. В своей работе Мамачек (Mamajek) и Хиллебрандт (Hillenbrand) в 2008 году оценили возраст 108 звёзд солнечного типа (F8V-K2V), находящихся на главной последовательности в радиусе 16 парсек от Солнца, основываясь на анализе их хромосферной активности, исследуя эмиссионные линии H и K кальция.
В следующей таблице показан примеры звёзд солнечного типа в пределах 50 световых лет, на основе текущих измерений.
+ Примеры звёзд солнечного типа Название Рас-стояние(св.г.) Спектр. класс Темпе-ратура(K) Мет-ал.(%) Воз-раст(млрд.лет) J2000 координаты Прим. Прям. восх. Склонение Солнце 0,0000158 G2V 5778 100 4,6—— Альфа Центавра A 4,37 G2V 5790 158 4,4 Альфа Центавра B 4,37 K0V 5260 — 4,4 —— Тау Кита 11,9 G8V 5344 30 5,8 82 Эридана 19,8 G8V 5338 29 6,1 Дельта Павлина 19,9G8IV 5604 214 ~7 V538 Возничего 39,9 K1V 5257 63 3,7 HD 14412 41,3 G5V 5432 359,6 HD 104304 42,1G8IV 5538 1518,5 HD 172051 42,7 G5V 5610 486,5 72 Геркулеса 46,9 G0V 5662 43 5 HD 196761 46,9 G8V 5415 49 6.6 Ню2 Волка 47,5 G4V 5664 4610,3
Особенности звёзд спектральных классов F, G и К Спектральный класс Солнца — G2. Спектр. класс M (K); Боло-метр. светим.( Масса( Радиус( Свети-мость( Обит. зона Время жизни(млрд. лет) F0 +2,72 7200 6,50 1,600 1,640 6,38 2,55 1,60 F2 +3,17 6890 4,30 1,520 1,460 4,14 2,07 1,76 F5 +3,49 6440 3,20 1,400 1,440 3,00 1,79 3,44 F8 +3,94 6200 2,10 1,190 1,260 1,93 1,45 6,88 G0 +4,31 6030 1,50 1,050 1,130 1,36 1,22 9,18 G2 +4,65 5860 1,10 0,998 1,020 0,97 1,05 10,10 G5 +5,01 5770 0,79 0,920 0,893 0,69 0,89 14,00 G8 +5,20 5570 0,66 0,842 0,875 0,56 0,81 17,90 K0 +5,69 5250 0,42 0,790 0,786 0,34 0,65 21,10 K1 +5,83 5080 0,37 0,766 0,788 0,28 0,61 >25,00 K2 +6,09 4900 0,29 0,742 0,750 0,21 0,54 >25,00 K3 +6,21 4730 0,26 0,718 0,762 0,18 0,51 >25,00 K4 +6,55 4590 0,19 0,694 0,692 0,12 0,43 >>25,00 K5 +6,81 4350 0,15 0,670 0,684 0,082 0,39 >>25,00 K7 +7,25 4060 0,10 0,606 0,641 0,042 0,32 >>25,00
Звезда-аналог Солнца Эти звёзды с точки зрения фотометрии подобны Солнцу, имея следующие характеристики:
температура отличается от солнечной не более чем на 500 градусов (то есть, находится в пределах от 5200 до ) металличность составляет 50-200 % от солнечной, и это подразумевает, что звезда может иметь или имела протопланетный диск, из которого сформировались или могут сформироваться планеты звезда не имеет компаньона, или, по крайней мере, близкого компаньона (с орбитальным периодом меньше 10 дней), так как в противном случае он мог бы стимулировать нежелательную звёздную активность.
Ниже приведён список звёзд, удалённых от Солнца не более чем на и отвечающих этим критериям. + Примеры звезд-аналогов Солнца Название Рас-стояние(св.г.) Спектр. класс Темпе-ратура(K) Мет-ал.(%) Воз-раст(млрд.лет) J2000 координаты Прим. Прям. восх. Склонение Солнце 0,0000158 G2V 5778 100 4,6—— Сигма Дракона 18,8 G9-K0 V 5297 63 4,7 Бета Гончих Псов 27,4 G0V 5930 50 6,0 61 Девы 27,8 G5V 5558 95 6,3 Дзета Тукана 28,0 F9.5V 5956 72 2,5 Бета Волос Вероники 29.8 G0V 5970 87 2.0 61 Большой Медведицы 31,1 G8V 5483 76 1,0 HR 511 32.8 K0V 5333 112 3,0 Альфа Столовой Горы 33.1 G5V 5594 125 5,4 HD 69830 40.6 K0V 5410 93 10,6 HD 10307 41.2 G1.5V 5848 89 7,0 HD 147513 42,0 G1V 5858 107 0,4 58 Эридана 43.3 G3V 5868 105 0,6 47 Большой Медведицы 45.9 G1V 5954 115 6,0 Пси Змеи 47.9 G5V 5636 91 3,2 HD 84117 48.5 F8V 6167 93 3,1 HD 4391 48.6 G3V 5878 93 1,2 20 Малого Льва 49.1 G3V 5741 158 6,5 Ню Феникса 49.3 F8V 6140 151 5,7 51 Пегаса 50.9 G2.5IVa 5804 158 7,0
Близнецы Солнца
На сегодняшний день не обнаружено ни одного солнечного «двойника», который не отличим от Солнца. Однако есть звезды, которые очень близки к характеристикам Солнца. Точный солнечный двойник был бы звездой G2V с температурой поверхности 5778 K, возрастом 4,6 млрд лет, со стопроцентной металличностью и вариацией солнечной светимости не более чем на 0,1 %. Звёзды с возрастом 4,6 млрд лет находятся в наиболее стабильном состоянии. Правильная металличность и размер звезды также очень важны для малого изменения светимости.
Звёзды приведённые ниже похожи на Солнце и обладают следующими качествами: температура отличается от солнечной не более чем на 50 градусов (то есть находится в пределах от 5728 до 5828 K) металличность составляет 89—112 % от солнечной, подразумевая, что в протопланетном диске было столько же пыли, пригодной для формирования планет отсутствие какого-либо компаньона возраст, отличающийся от солнечного не более чем на 1 млрд лет (то есть в пределах от 3,5 до 5,6 млрд лет)
Ниже приведены известные звёзды, которые ближе всего подходят к критериям солнечного близнеца. Солнце указано для сравнения. Выделенные квадраты показывают параметры вне критериев, подходящих для близнеца. Эти звезды, возможно, были солнечными близнецами в прошлом, но сейчас они больше соответствуют категории «аналоги Солнца».
+ Примеры звёзд-близнецов Солнца Название Рас-стояние(св. г.) Спектр. класс Темпе-ратура(K) Мет-ал.(%) Воз-раст(млрдлет) J2000 координаты Прим. Прям. восх. Склонение Солнце 0,0000158 G2V 5778 100 4,6—— 18 Скорпиона 45,1 G2Va 5433 107 2,9 HD 150248 88 G2 5750 916,2 HD 164595 91 G2 5810 87 4,5 HD 195034 92 G5 5760 91 2,9 HD 117939 98 G4 5730796,1 HD 138573 99 G5IV-V 5757 100 7,8 HD 71334 124 G2,5V 5701 84 8,1 HD 98649 135 G4V 5759 95 2,3 HD 143436 141 G0 5768 100 3,8 HD 129357 154 G2V 5749 99 8,2 HD 133600 171 G0 5808 105 6,3 HIP 11915 190 G5V 576087 4,1 HD 101364 208 G5V 5795 957,1 HIP 102152 250 G3V 5723 97 8,2 Kepler-452 1400 G2V 5757162,0 6,0 YBP1194 2934 G5V 5780 105 ~ 4,2 Самым похожим близнецом Солнца на 2007 год являлась звезда HIP 56948 (созвездие Дракона). Её масса составляет , радиус — , светимость — , температура — , возраст — . Расстояние до звезды — (). Главное, что она похожа на Солнце по содержанию лития, как и звезда HD 133600, которая на старше Солнца. Масса HD 133600 составляет , температура — .
В 2014 году у солнечных двойников YBP1514 и YBP1194 нашли по одной большой планете, но они обращаются вокруг материнских звёзд ближе, чем Меркурий вокруг Солнца.
Некоторые другие звезды иногда упоминаются как кандидаты в солнечные близнецы, например: Бета Гончих Псов, однако она имеет слишком низкую металличность — 50 %. Звезду 16 Лебедя B иногда называют близнецом Солнца, но она является частью тройной звездной системы и очень стара для солнечного двойника — ему .
Родственники Солнца Двумя кандидатами в «родственники Солнца» (схожий возраст, металличность и кинематика) являются Gaia DR2 1927143514955658880 и Gaia DR2 1966383465746413568. Их параметры приведены ниже:
+ Примеры звезд-родственников СолнцаИмя звездыЗвёздная величина Созвезд. Расстояние(св. лет) Радиус() Светимость() J2000 координатыmMПрям. восх.СклонениеLAMOST J235459.91+461605.9 +12.7 +4.30 Андромеда ~ TYC 3191-276-1 +11.76 +4.31 Лебедь ~
В 2014 году команда астрономов во главе с Айвена Рамирезом (Ivan Ramirez) в Техасском университете в Остине провела исследование 30 кандидатов на звание «родственницы Солнца». Учёные сравнили химические составы кандидатов со составом Солнца (с особенным вниманием на элементы барий и иттрий) и также их галактических орбит. На основе этих критериев остался лишь один кандидат, именно звезда HD 162826. В ноябре 2018 года HD 162826 сместила звезда HD 186302 признанная наиболее вероятным «сбежавшим» братом-близнецом Солнца. Их параметры приведены ниже: + Примеры звезд-близнецов СолнцаИмя звездыЗвёздная величина Созвезд. Расстояние(св. лет) Радиус() Светимость() J2000 координатыmMПрям. восх.Склонение HD 162826 + 6,46 +3.92 Геркулес HD 186302 +8,76 +4.99 Павлин 184,1
Потенциальная обитаемость Ещё один способ определить звезду-аналог Солнца, это рассмотреть звёзды с точки зрения возможности существования рядом с ними обитаемых планет. В проекте SETI с этой целью отбирались звёзды так называемые HabStar (), то есть звезды, рядом с которыми могут появится пригодные для жизни миры, подобные тому, который возник на Земле. Если предположить, что жизнь существует где-то ещё во Вселенной и что она имеет много общего с жизнью на планете Земля, есть вероятность, что она будет на орбите одной из HabStars, идентифицированных SETI и отвечающие следующим условиям: возраст — не меньше ; звезда лежит на главной последовательности; отсутствие переменности; возможность существования землеподобных планет; динамически стабильная обитаемая зона возле звезды; отсутствие звезды-спутника.
Требование того, что звезда должна находиться на главной последовательности по крайней мере 3 млрд лет сразу же накладывает верхнюю границу на массу звезды, которая равна 1,5 солнечным массам, что соответствует самым горячим жёлтым карликам, спектрального типа F5.V. Такие звёзды могут быть ярче Солнца от 2,5 до 8,55 раз.
Отсутствие переменности означает, что яркость не может меняться более чем на 1 %. Причём, 3 % это практический предел из-за ограничений в имеющихся данных. Также подразумевается отсутствие больших эксцентриситетов орбит планет и звезды-компаньона в обитаемой зоне.
Планеты земной группы в звездных системах, содержащих три или более звезд, вряд ли будут иметь стабильные орбиты в долгосрочной перспективе. Стабильные орбиты в двойных системах имеют одну из двух форм: орбиты S-типа (спутниковые или околозвездные) вокруг одной из звезд и орбиты P-типа (планетарные или околозвездные) вокруг всей двойной пары. Эксцентрические юпитеры также могут нарушать орбиты планет в обитаемых зонах.