Край Будущего

Альдебаран, величественный красный гигант, впечатляет своими масштабами и характеристиками. Его поверхность достигает температуры 3900 К, что делает её заметно холоднее, чем у нашего Солнца. Радиус Альдебарана в приблизительно 45 раз больше солнечного, и его яркость более чем в 400 раз интенсивнее света нашего светила. Звезда покинула главную последовательность на диаграмме Герцшпрунга–Рассела после истощения запасов водорода в своём ядре.

Скорость вращения Альдебарана медлительна — полный оборот вокруг своей оси занимает целых 520 дней. На орбите этой звезды, вероятно, находится планета Альдебаран b, превышающая массу Юпитера.

Альдебаран является одной из самых ярких звезд на ночном небе благодаря своему свету и удачному расположению рядом с известными астеризмами. Она становится первым ярким объектом, заметным после пояса Ориона, и её лучше всего наблюдать в полночь с конца ноября до начала декабря.

Интересно, что Альдебаран случайно находится на прямой линии видимости между Землёй и Гиадами, создавая иллюзию, что он является самым ярким членом этого открытого скопления, хотя само скопление находится более чем в два раза дальше — на расстоянии около 150 световых лет.

Альдебаран классифицируется как звезда типа K5 + III и служит спектральным стандартом. Эффективная температура её фотосферы равна 3910 K, а поверхность имеет гравитацию 1,59 сгс, что в 25 раз меньше земной и в 700 раз меньше солнечной. Звезда расположена на расстоянии примерно 65,3 световых лет от Земли и примерно на 16% массивнее Солнца с яркостью, превышающей солнечную в 518 раз.

Альдебаран также проявляет легковарированность с видимой звездной величиной, варьирующейся от 0,75 до 0,95. Современные исследования показывают меньшую амплитуду изменений величины, и колебания величины составляют менее 0,1 величины.

В фотосфере звезды наблюдается повышенное содержание углерода, кислорода и азота, что свидетельствует о её эволюции к статусу красного гиганта. Медленное вращение ограничивает возникновение корonalного динамо, и звезда не является источником жесткого рентгеновского излучения, хотя в атмосфере могут сохраняться маломасштабные магнитные поля.

В настоящее время Альдебаран теряет массу со скоростью от (1-1,6) x 10^-11 солнечной массы в год, с текущей скоростью утечки порядка 30 км/с. Молекулярная внешняя атмосфера (молсфера) простирается примерно в 2,5 раза больше радиуса звезды и достигает температуры около 1500 К. За пределами молсферы звёздный ветер продолжает расширяться, формируя сферическую астросферу радиусом около 1000 а.е. с центром на Альдебаране.

Космические телескопы «Джеймс Уэбб» (JWST) и TESS открыли перед астрономами уникальные горизонты для наблюдений и анализа редчайшего явления — распадающихся планет. Эти небесные тела, словно «разливаясь» своими недрами в бескрайние просторы космоса, создают поразительное зрелище. Две независимые исследовательские группы, представляющие Пенсильванский университет и Массачусетский технологический институт, уже представили результаты своих наблюдений.

Команда учёных из Пенсильванского университета использовала JWST для исследования внутренней структуры адской планеты K2-22 b, которая ещё в 2016 году считалась очень горячим аналогом Нептуна. Однако этот «филиал ада» стремительно разрушается. Каждые 9,1 часа планета совершает полный оборот вокруг своей звезды — вспыхивающего красного карлика, а температура её поверхности достигает 1288°С. Такая близость к звезде и катастрофическая температура достаточно, чтобы испарять газы, железо и горные породы, создавая за планетой характерный пылевой шлейф, напоминающий хвост кометы.

«Эти планеты словно выплескивают свои внутренности в космос, и благодаря JWST мы наконец получили возможность изучить их состав и понять, из чего на самом деле состоят все эти экзопланеты», — объясняет Ник Тусай, аспирант Пенсильванского университета и ведущий автор одного из исследований.

Спектральный анализ K2-22 b, расположенной в созвездии Льва на расстоянии 787,7 световых лет от Земли, показал неожиданные результаты — присутствие углекислого газа и оксида азота, соединений, которые обычно ассоциируются с каменными телами, а не с газовыми планетами. Это может свидетельствовать о том, что в составе планеты больше твёрдых, чем летучих компонентов.

В то же время группа из MIT, используя телескоп TESS, открыла новую распадающуюся планету BD+05 4868 Ab, расположенную около оранжевого карлика. Эта планета обладает наиболее впечатляющими пылевыми хвостами из всех известных на сегодняшний день. Их протяжённость достигает 9 миллионов километров, охватывая более половины орбиты планеты, которую она проходит за 30,5 часов. Этот хвост лишь немного меньше, чем у горячего юпитера HAT-P-32 Ab!

При этом масса планеты не превышает массы Луны, а её радиус составляет 2000 км. Температура планеты достигает 1527 °C. По данным Gaia за 2019-2023 годы, основной звезде этой системы может соответствовать гигантская планета BD+05 4868 Ac, масса которой составляет 1,3 массы Юпитера, и она расположена на расстоянии 4 а.е. от оранжевого карлика. Также в системе имеется красный карлик, удалённый от основной части на 130 а.е. Система находится в созвездии Пегаса на расстоянии 142 световых лет от Земли.

«Скорость испарения планеты просто катастрофическая — она теряет массу, эквивалентную массе Луны, каждый миллион лет. Нам невероятно повезло наблюдать последние часы этой умирающей планеты», — отметил Марк Хон, учёный из группы MIT TESS Science Office.

Особая ценность этого исследования заключается в том, что звезда BD+05 4868 A в 100 раз ярче, чем звезда K2-22, что делает эту систему идеальной для дальнейших наблюдений. Обе исследовательские команды уже подали совместную заявку на изучение BD+05 4868 A с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», что может открыть новые горизонты в понимании внутреннего строения экзопланет.

Одной из самых удивительных звездных систем, находящихся под пристальным наблюдением астрономов, является система GG Тельца, расположенная на расстоянии 379,63 световых лет от нас. Она также известна под другими названиями — LEI 3, CHN 5 и прочими. Система включает один оранжевый карлик и три красных карлика, объединенных в две гравитационно связанные группы: тройную и двойную. Однако ее уникальность заключается не только в количестве звезд, но и в юном возрасте, поскольку она все еще находится в процессе формирования. В этой системе отчетливо наблюдаются протопланетные диски — скопления вещества, которые постепенно сгущаются и преобразуются в целые миры.

В зарождающихся множественных системах протопланетные диски могут окружать каждую звезду индивидуально или представлять собой общий ресурс для всей системы. Во многих случаях наблюдается сочетание обоих типов дисков.

В GG Тельца мы видим особенно сложную картину: у одной из звезд имеется свой небольшой диск, четко выделяется общий диск вокруг тройной системы, и, кроме того, огромное газопылевое кольцо окружает весь квинтет.

Это и другие подобные примеры были недавно охарактеризованы астрономами из Университета Гренобль-Альпы во Франции. Они объяснили, что гравитационное влияние компаньонов, по всей видимости, не позволяет каждой отдельной звезде обладать обширным диском. Это означает, что планеты в таких системах, скорее всего, не будут достигать больших размеров. В то же время общий диск, или, точнее, кольцо, охватывающее всю систему, располагается на значительном расстоянии от звезд.

Астрономы предположили, что иногда вещество из одного диска может перетекать в другой. Более того, в этом веществе могут возникать подобные волнам плотности структуры, которые, как предполагается, способствуют образованию «рукавов» галактик.

Эти явления также наблюдаются в системах UZ Тельца, PDS 339, V866 Скорпиона и HD 142527.

UZ Тельца (JOY 3, HBC 52 и прочие), находящаяся на расстоянии 489,2 световых лет от нас, состоит из трех ярко-красных карликов. Пара звезд окружена весьма обширным протопланетным диском.

PDS 339 (HD 100453, HIP 5635 и другие), расположенная в созвездии Центавра на расстоянии 350 световых лет, представляет собой широкую двойную звёздную систему, состоящую из бело-желтой звезды и красного карлика. У главной звезды уже образовалась протопланета массой в пять раз превышающей массу Юпитера. Кроме того, по данным с помощью "Gaia", здесь может находиться еще один коричневый карлик массой 27,02 масс Юпитера на расстоянии 5 а.е., который, вероятно, способствует рассеиванию протопланетного диска.

V866 Скорпиона (AS 205, HER 25 и прочие) расположена на расстоянии 417,3 световых лет и состоит из трех оранжевых карликов. Основная пара расположена достаточно близко друг к другу. Их возраст не превышает одного миллиона лет. Главная звезда имеет протопланетный диск.

HD 142527 (BIL 5, HIP 78092 и другие), находящаяся в созвездии Волка, является тройной звездной системой, состоящей из очень юного бело-желтого гиганта, который в 10 раз больше Солнца, и двух удаленных от него красных карликов. BIL 5 уникальна тем, что, помимо протопланетного диска, главная звезда обладает также аккреционным диском.

Это объект Хербинга-Аро — не совсем сформировавшаяся звезда, от которой исходят огромные плазменные потоки. Тем не менее, у нее могут существовать экзопланеты или коричневый карлик. Вещество, состоящее из пыли и газа, перемещается от периферии к центру благодаря гравитационному взаимодействию одного или нескольких массивных тел. Таким образом, потоки представляют собой своеобразные «насосы», перекачивающие вещество с края системы к центру, «подпитывая» звезду. В 2022 году "Gaia" обнаружила, что в этой системе на расстоянии 6,7 а.е. может находиться коричневый карлик массой 31,13 масс Юпитера.

Вокруг всех вышеупомянутых систем ученые подтвердили, что их протопланетное вещество действительно образует миниатюрное подобие галактики. Компьютерные симуляции выявили и более необычные случаи: в тройных системах взаимодействие протопланетных дисков создает картину, напоминающую эпический хаос, происходящий при столкновениях галактик.

Иногда звезды в множественных системах движутся по различным плоскостям, что приводит к значительному смещению наблюдаемых протопланетных дисков. Примером подобного явления является тройная система GW Ориона, находящаяся на расстоянии 1312 световых лет. Эта система состоит из двух желтых и одного оранжевого карлика. Согласно исследованиям ученых, планеты в этой системе могут занять весьма необычные орбиты — сильно вытянутые, наклоненные и даже ретроградные. Это означает, что их движение будет направлено против вращения звезды вокруг своей оси.

Исследователи анализировали «поведение» газа и пыли в протопланетных дисках множественных систем и пришли к выводу, что в «индивидуальных» облаках вещества более массивные частицы чаще падают на звезду. Это указывает на то, что образование каменистых планет в таких условиях менее вероятно. Однако в окружающем систему кольце существует возможность формирования мира с твердой поверхностью — так называемых «планет Татуин», на небе над которыми будут светить два или три солнца.

Ученые решили завершить свою статью не стандартными фразами вроде «Исследование систем продолжится», а вдохновились цитатой Уильяма Гершеля, одного из первых наблюдателей множественных звездных систем, который сравнивал их с «пышными садами» и «цветущими клумбами».

Табит — звезда, расположенная в созвездии Ориона, обладательница яркости 3,16m (видимая звездная величина). Согласно шкале Бортля, она заметна невооруженным глазом даже в условиях городского освещения!

Спектральный класс Табита — F6V, что свидетельствует о том, что она несколько превосходит наше Солнце как в размерах, так и в яркости. Это обстоятельство указывает на то, что водород в ядре звезды выполняет роль ядерного топлива, что подтверждает ее положение на главной последовательности. Начиная с 1943 года, спектр этой звезды стал одной из надежных опорных точек, по которым классифицируются другие звезды. Пи Ориона находится на минимальном расстоянии, при котором некорректно учитывать инфракрасное или ультрафиолетовое излучение. Звезда излучает энергию из своей внешней атмосферы при эффективной температуре около 6 242 градусов Цельсия, что придает ей желто-белый оттенок, характерный для звезд F-типа.

Для того чтобы планета, аналогичная нашей Земле, получала примерно столько же энергии, сколько она получает от Солнца, ее следует расположить на расстоянии 1,72 а.е. (фактически за орбитой Марса). В этом случае звезда выглядела бы на 30% меньше нашего Солнца так, как мы его видим с Земли, с угловым размером 0,33° (угловой диаметр нашего Солнца составляет 0,5°). Тем не менее, ни одной планеты вокруг Табита пока не обнаружено. Хотя в радиальной скорости звезды наблюдается периодичность 73,26 дня, она, вероятно, более связана со звездной активностью, чем с наличием планетарного объекта на близкой орбите. Вокруг Табита не зафиксировано субзвездного спутника, а команда обсерватории Мак-Дональд установила пределы присутствия одной или нескольких планет с массами от 0,84 до 46,7 масс Юпитера на средних расстояниях от 0,05 до 5,2 а.е. Таким образом, возможно, что планеты могут вращаться по орбитам в зоне обитаемости, не испытывая влияния гравитационно-возмущающих тел. Табит была выбрана одной из десяти главных целевых звезд для поиска двойника Земли!

Звезда обладает поверхностной гравитацией 251,1 м/с², что несколько меньше солнечной (274,0 м/с²). Звезды, имеющие планеты, часто характеризуются повышенной металличностью по сравнению с Солнцем, и Пи Ориона демонстрирует слегка повышенное содержание металлов: содержание железа в ней относительно водорода составляет 109% от солнечного. Вращаясь с экваториальной скоростью 17 км/с, что практически в 8,5 раз быстрее солнечной, этой звезде требуется около 3,8 дня для совершения полного оборота, что, вероятно, приводит к значительной магнитной активности. Табит имеет возраст 1,4 миллиарда лет, что является сравнительно небольшим сроком по сравнению с временем жизни карликов, осуществляющих водородный синтез, который оценивается в 4,9 миллиарда лет!

Рентгеновское излучение указывает на наличие у звезды горячей короны, характерной для звезд солнечного типа. Тщательно изученные движения звезды показывают, что она приближалась к Солнцу 210 000 лет назад на расстояние 15 световых лет, когда ее яркость была в два раза больше. Табит, возможно, является переменной звездой типа Дельты Щита, поскольку ее яркость колеблется примерно на 5%, находясь в пределах +3,15m и +3,21m, однако этот тип переменности пока еще не подтвержден.