Автор фото, Serenity Strull/Getty Images
Многие звезды в нашей галактике существуют парами, но Солнце — заметное исключение. Теперь ученые находят подтверждение тому, что когда-то у него мог быть собственный «компаньон». Вопрос в том, куда он делся?
Наше Солнце – несколько изолированный кочевник. Оборачиваясь в одном из спиральных рукавов Млечного Пути, он отправляет нас в путешествие по галактике примерно раз в 230 миллионов лет. Ближайшая к нашему Солнцу звезда, Проксима Центавра, расположена на расстоянии 4,2 световых лет. Это настолько далеко, что даже самому быстрому созданному космическому кораблю понадобилось бы более 7000 лет, чтобы его достичь. Однако, куда бы в нашей галактике мы не посмотрели, звезда в центре нашей Солнечной системы кажется большой аномалией. . Привычным же явлением являются двойные звезды – звезды, вращающиеся галактикой, неразрывно связанные между собой как пара.
Недавно астрономы даже заметили вращающуюся на удивление пару близко к сверхмассивной черной дыре, расположенной в самом сердце Млечного Пути – в таком месте, по мнению астрофизиков, звезды должны были оторваться друг от друга или сплющиться вместе под действием интенсивной гравитации.
На самом деле открытие двойных звездных систем сейчас настолько распространены, что некоторые ученые считают, что, возможно, все звезды когда-то были в двойных связях – родились парами, то есть у каждой из них был звездный брат или сестра. Это задает интересный вопрос: наше ли собственное Солнце также когда-то мало давно потерянного близнеца?
Это безусловно возможно, говорит Гонджи Ли, астроном из Технологического института Джорджии в США. «И это очень интересно».
К нашему счастью, Солнце сегодня нет пары. Если бы это произошло, гравитационное тяготение солнечного брата могло бы нарушить орбиту Земли и других планет и обречь наш дом на колебания от экстремальной жары до ужасного холода способом, вполне возможно несовместимым с жизнью. Ближайшие к Земле двойные звезды, Альфа Центавра A и B, вращающиеся на расстоянии примерно в 24 раза больше, чем Земля-Солнце, или 5,8 миллиарда километров.
Предположение о том, что наше Солнце также может иметь компаньона, который сегодня кружит вокруг нашей Солнечной системы – гипотетическую звезду, которую часто называют Немезидой, – впервые выдвинули в 1984 году. Однако они потеряли популярность после того, как после многочисленных исследований такой звезды не нашли.
Но 4,6 миллиарда лет назад, когда впервые сформировалось наше Солнце, ситуация вполне могла быть иной.
Автор фото, NASA
Звезды образуются, когда гигантские облака пыли и газа размером в десять собираются вместе. Вещество внутри этих туманностей, как называют эти коконы газа и пыли, сворачивается под действием постоянно растущей силы тяжести в комки. При этом они начинают разогреваться — это длится в течение миллионов лет — и в конце концов возникает ядерный синтез, в результате чего образуется протозвезда, вокруг которой вращаются обломки, из которых образуются планеты.
В 2017 году Сара Садавой, астрофизикиня из Королевского университета в Канаде, изучила данные радиосъемки молекулярного облака Персея – звездного питомника, полного молодых двойных звездных систем – и пришла к выводу, что в процессе образования звезд протозвезды преимущественно формируются в парах. Они с коллегами обнаружили, что такая вероятность настолько высока, что можно предположить, что все звезды могут формироваться парами или многозвездными системами.
«В этих коконах есть прыжки плотности, и они способны сворачиваться и образовывать несколько звезд, что мы называем процессом фрагментации, – говорит Садавой. – Если они очень далеко [друг от друга], они могут никогда не взаимодействовать. Но если они гораздо ближе, гравитация имеет шанс удержать их связанными».
Работа Садавой показала, что вполне возможно, что все звезды были когда-то двойными, и тогда как некоторые остаются связанными вместе бесконечно. долго, другие быстро распадаются в течение миллиона лет.
«Звезды живут миллиарды лет, — говорит она. — Это лишь проблеск в общей картине. Но в этом проблеске происходит так много».
В этой связи возникает вопрос — могло ли то же самое произойти с нашим Солнцем? Нет оснований полагать, что нет, говорит Садавой.
«Но если мы сформировались вместе с компаньоном, то мы его потеряли», — говорит она.
Есть несколько соблазнительных доказательств того, что наше Солнце когда-то было частью двойной системы. В 2020 году Амир Сирадж, астрофизик из Гарвардского университета в США, предположил, что область ледяных комет, которая окружает нашу Солнечную систему далеко за пределами Плутона и называется Облако Оорта, может содержать отпечаток этой звезды-компаньона.
Она расположена настолько далеко, что самый далекий космический корабль, когда-либо запускавший человечество – «Вояджер-1» – не достигнет ее еще как минимум 300 лет.
Если бы у нашего Солнца был спутник, это привело бы к появлению в этом регионе большего количества карликовых планет, таких как Плутон, говорит Сираж. Это также могло привести к появлению большей планеты размером с Нептун — похожей на Девятую планету, которая, по мнению некоторых астрономов, остается неоткрытой в нашей Солнечной системе.
Трудно создать столько объектов в самых отдаленных уголках Облака Оорта, сколько мы видим, без звезды-компаньона, говорит Сирадж, поскольку вокруг Облака Оорта вращаются миллиарды или даже триллионы объектов.
Если бы нашли дополнительную планету, например Девятую планету, объяснить, как такая планета оказалась так далеко от Солнца без гравитации звезды-компаньона, было бы «очень сложно», говорит он.
Константин Батыгин, планетолог из Калифорнийского технологического института в США, который в 2016 году впервые допустил существование Девятой планеты на основе кластеризации отдаленных объектов, не очень уверен в этой идее.
«Бинарный компаньон ни в коем случае не нужен для объяснения Облака Оорта, – говорит Батыгин. – Существование Облака Оорта можно полностью объяснить лишь тем фактом, что Солнце образовалось в скоплении звезд, и когда Юпитер и Сатурн выросли к своим нынешних масс, они выбросили кучу объектов».
Даже Девятую планету можно объяснить только «проходными звездами в родовом скоплении», говорит он.
Автор фото, NASA
Однако в недавно опубликованной исследовательской статье Батыгин предполагает, что внутренний край Облака Оорта можно объяснить звездой-компаньоном.
«Проводя компьютерное моделирование, мы обнаружили, что когда объекты разбрасываются, они начинают взаимодействовать с бинарным компаньоном, — говорит Батыгин. — Они могут оторваться от орбит Юпитера и Сатурна и попасть в ловушку внутри облака Оорта».
Возможно, правдивость этой идеи можно будет подтвердить за с помощью нового телескопа в Чили под названием Обсерватория Веры Рубин, или Большой синоптический смотровой телескоп, который планируют включить в следующем году и провести подробный обзор ночного неба в течение следующих 10 лет.
«Когда Вера Рубин заработает и начнет подробнее рисовать структуру Облака Оорта, мы сможем увидеть, есть ли четкое отражение бинарного компаньона», — говорит Батыгин.
Другим возможным признаком влияния бинарного компаньона является то, что наше Солнце очень немного – примерно на семь градусов – наклонено к плоскости Солнечной системы. Возможным объяснением этого является гравитационное тяготение другой звезды, наклонившей наше Солнце.
«Я считаю, что наиболее естественным объяснением является наличие звезды-компаньона на ранней стадии, — говорит Батыгин, — эффект, который мы видим в других двойных звездах по всей галактике».
Но даже если эти предыдущие доказательства действительно окажутся правильными, поиск пропавшего близнеца нашего Солнца может стать гораздо более сложной перспективой. По всей вероятности, любой спутник сейчас «потеряется среди моря звезд, которые мы видим на ночном небе», говорит Садавой.
Однако звезды, рожденные в той же области космоса, что и наше Солнце, могут иметь подобный состав, поскольку они будут сформированы из той же смеси газов и пыли, что делает их всех братьями и сестрами.
В 2018 году ученые идентифицировали одну такую звезду-«близнеца» нашего Солнца с подобным размером и химическим составом, расположенную на расстоянии менее 200 световых лет от нас.
Однако стоит вспомнить, что облако газа и пыли, в котором родилось наше Солнце, также, вероятно, сформировало «сотни или тысячи звезд», говорит Садавой. Все они имели бы подобный состав, то есть нет возможности узнать, были ли они настоящими спутниками нашего Солнца.
К тому же спутник нашего Солнца мог бы не быть звездой такого же размера.
«Это могла быть [меньшая] красная карликовая звезда или более горячая, голубая звезда», — говорит Садавой.
Автор фото, NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Хотя поиск и идентификация возможного спутника нашего Солнца кажется сложным, перспектива того, что это когда-то была двойная звездная система, имеет интересные последствия для планет вокруг других звезд, известных как экзопланеты .
В частности, это продемонстрирует, что в нашей Солнечной системе присутствие другой звезды не повлияло на существование жизни и выживание планет.
«Есть много открытых экзопланетных систем, которые действительно вращаются вокруг двойных звезд», — говорит Ли.
Некоторые из них вращаются вокруг одной из двух звезд, известных как околозвездные системы, тогда как другие вращаются вокруг обеих звезд и имеют небо с двумя солнцами – как вымышленная планета Татуин в Звездных войнах. Это так называемые циркумбинарные системы. Однако иногда мы видим, что бинарные компаньоны в таких системах вызывают хаос.
«Это зависит от того, насколько далеко звезда», — говорит Ли.
Если звезда расположена ближе, она может «растолкнуть» планетарные орбиты и вызвать их эксцентричные, удлиненные формы.
«В околозвездных системах планеты могут иметь высокий эксцентриситет орбиты, — говорит Ли. — Но это не обязательно сделает их нестабильными».
Однако это может повлечь за собой значительные изменения температуры на планете, когда она приближается к звезде и удаляется от нее, говорит он.
Что касается нашей планеты, кажется, что возможно существование бинарного компаньона нашего Солнце когда-то давно не мешало нашему собственному существованию. И поскольку ученые все подробнее исследуют самые отдаленные регионы нашей Солнечной системы, они вполне могут выявить больше признаков того, что он когда-то действительно существовал.
Если он действительно где-то существует, то может иметь собственную солнечную систему.
«Он мог отойти не очень далеко, — говорит Садавой. — Или может быть на другой стороне галактики. Он может быть где угодно».
Подписывайтесь на нас в соцсетях
