Gwiazdy Alpha Centauri (u góry po lewej), w tym A i B, są częścią tego samego układu gwiazd trójdzielnych, co Proxima Centauri (w kółku). Beta Centauri (u góry po prawej), prawie tak jasna jak Alpha Centauri, jest setki razy dalej, ale znacznie jaśniejsza. (Skatebiker, użytkownik Wikimedia Commons)

6 faktów, których nigdy nie wyobrażałeś sobie o najbliższych gwiazdach na ziemi

Słoneczna okolica jest tak inna, niż ludzie sobie wyobrażają. Ale po raz pierwszy wiemy, jak to jest.

Kiedy patrzysz na gwiazdy na nocnym niebie, pojawiają się one w różnych jasnościach, kolorach i wzorach skupisk. Ale kiedy widzisz gwiazdę, nie od razu wiesz, czy jest to gwiazda izolowana, czy też część układu wielu gwiazd, czy jest ona wewnętrznie jasna czy wewnętrznie słaba i czy znajduje się w pobliżu, czy daleko. Wszystko, co wiesz, od pierwszej inspekcji, to jak jasny i jakiego koloru wydaje się być. Okazuje się, że większość gwiazd widocznych gołym okiem jest faktycznie bardzo jasna, niezwykle niebieska i całkiem daleko. Co z najbliższymi gwiazdami? Podczas gdy kilka z nich jest jasnych, pobliskich i znanych - jak Alpha Centauri i Syriusz - większość z nich wymaga specjalnego sprzętu i technik do znalezienia. W 1994 r. Zespół astronomów utworzył RECONS, konsorcjum REsearch ds. Pobliskich gwiazd, aby zbadać i dowiedzieć się o najbliższych gwiazdach na Ziemi. Właśnie opublikowali swoje najnowsze wyniki; oto najważniejsze informacje.

RECONS wykonuje największe, najdelikatniejsze ankiety na całym niebie, szukając obiektów, które wydają się wykazywać paralaksę, gdy są oglądane w różnych porach roku. Gdy Ziemia okrąża Słońce, zmienia swoją pozycję względem innych gwiazd na niebie. Tak jak kciuk zdaje się poruszać, jeśli trzymasz go na wyciągnięcie ręki i przełączasz widok między lewym okiem a prawym, tak jak najbliższe gwiazdy przesuwają się względem odległych gwiazd tła, gdy oglądasz je w odstępie sześciu miesięcy. Pomiar tej paralaksy pozwala bezpośrednio określić odległość do tych gwiazd, a „najbliższe” są arbitralnie zdefiniowane w zakresie 10 parsek (32,6 lat świetlnych), co odpowiada paralaksie 0,1 ”lub większej. Oto sześć największych jak dotąd.

Na początku współpracy RECONS znanych było 191 układów gwiezdnych w ciągu 10 parseków. Teraz jest ich 316, do których dodano tylko czerwone karły, brązowe karły i systemy zdominowane przez białych karłów (TJ Henry i in. (2018), https://arxiv.org/pdf/1804.07377.pdf)

1.) Istnieją 316 odkrytych układów gwiezdnych w obrębie 10 parsek. Jest to niesamowita poprawa w stosunku do tego, co znaliśmy na początku RECONS; liczba znanych układów gwiezdnych w obrębie 10 parseków wynosiła tylko 191; liczba ta wynosi obecnie do 316. 125 nowych układów gwiezdnych, które zostały dodane przez RECONS i inne zespoły poszukujące pobliskich gwiazd, stanowi wzrost o 65% w stosunku do pierwotnej liczby. Dodatkowo, teraz dokładnie zmierzyliśmy paralaksy dla wszystkich z nich. Są to wszystkie systemy słabe wewnętrznie, gdzie 125:

  • 79 jest zdominowanych przez czerwone karły,
  • 37 przez brązowe karły, i
  • 9 przez „innych” karłów, takich jak białe karły.

Wiele układów gwiezdnych ma wielu członków; „Zdominowany przez” oznacza, która klasa gwiazd jest najjaśniejszą, najjaśniejszą gwiazdą w układzie. Dzięki najnowszej wersji danych zasięg był tak dobry, dokładny i głęboki, że współpraca RECONS ogłosiła, że ​​z pewnością odkryliśmy ponad 90% wszystkich układów gwiezdnych w obrębie 10 parsek.

(Współczesny) system klasyfikacji widmowej Morgana-Keenana, z zakresem temperatur każdej klasy gwiazd pokazanym powyżej, w stopniach Kelvina. Zdecydowana większość dzisiejszych gwiazd to gwiazdy klasy M, z zaledwie 1 znaną gwiazdą klasy O lub B w odległości 25 parsek. Nasze Słońce jest gwiazdą klasy G. (Użytkownik Wikimedia Commons LucasVB, uzupełnienia E. Siegel)

2.) Jasne gwiazdy są niezwykle rzadkie; najsłabsze gwiazdy są zdecydowanie najczęstsze. Gwiazdy, gdy je klasyfikujemy, występują w siedmiu różnych typach: O, B, A, F, G, K i M, ułożone od najbardziej niebieskich i najgorętszych do najciekawszych. Reprezentują one gwiazdy, które spalają wodór w hel (lub cięższe pierwiastki) poprzez fuzję jądrową w swoich rdzeniach. Brązowe karły to nieudane gwiazdy, które nie są wystarczająco masywne, aby stać się gwiazdami klasy M. Natomiast białe karły to pozostałości jąder gwiazd podobnych do Słońca, które już zakończyły swoje życie poprzez spalenie całego paliwa jądrowego. Z tych 316 systemów:

  • 0 z nich jest zdominowanych przez gwiazdy klasy O (0%),
  • 0 z nich według gwiazdek klasy B (0%),
  • 4 z nich według gwiazdek klasy A (1,3%),
  • 8 z nich według gwiazdek klasy F (2,5%),
  • 19, w tym Słońce, według gwiazd klasy G (6,0%),
  • 29 według gwiazdek klasy K (9,2%),
  • 222 według gwiazdek klasy M (66,5%),
  • 37 przez brązowe karły (11,7%), oraz
  • 9 przez białych karłów (2,8%).

To mówi nam, że z pobliskich układów gwiezdnych zbudowanych z prawdziwych gwiazd (O, B, A, F, G, K i M), aż 82% z nich to gwiazdy klasy M: czerwone karły. Nasze Słońce jest dość rzadkie w wielkim schemacie rzeczy.

Konstelacja Oriona wraz z wielkim kompleksem chmur molekularnych i jego najjaśniejszych gwiazd. Choć te gwiazdy są imponujące, wszystkie znajdują się znacznie dalej niż 10 parsek; wydają się jasne, ponieważ są wewnętrznie jasne. Gołym okiem widać tylko 51 gwiazd w promieniu 10 parseków. (Rogelio Bernal Andreo)

3.) Najbliższa gwiazda klasy O lub B znajduje się w odległości 79 lat świetlnych. Byłby to Regulus, na bardzo słabym końcu gwiazd klasy B. Regulus jest najjaśniejszą gwiazdą w gwiazdozbiorze Lwa i jest ogólnie 21 najjaśniejszą gwiazdą na niebie. Powodem, dla którego gwiazdy klasy O i B są tak rzadkie, jest to, że są masywne i krótkotrwałe. Gdy oddalicie się daleko od obszaru gwiazdotwórczego, którym jest Słońce (w tej chwili jest między ramionami spiralnymi), będą to tylko starsze gwiazdy, które znajdują się w waszej okolicy. Regulus, w dolnej części klasy B, żyje od około 1 miliarda lat i nie ma dużo więcej czasu, zanim przejdzie do następnej fazy swojego cyklu życia, ale jako część poczwórnego układu gwiezdnego wciąż tam wiszę. Ale musisz przejść przez 10 parseków, prawie 25, aby go znaleźć.

Gwiazda neutronowa jest jednym z najgęstszych zbiorów materii we Wszechświecie, ale istnieje górna granica ich masy. Przekrocz to, a gwiazda neutronowa zapadnie się dalej, tworząc czarną dziurę. (ESO / Luís Calçada)

4.) Nie ma gwiazd neutronowych ani czarnych dziur w obrębie 10 parsek. I, szczerze mówiąc, musisz znaleźć więcej niż 10 parseków, aby znaleźć jedno z nich! W 2007 r. Naukowcy odkryli obiekt rentgenowski 1RXS J141256.0 + 792204 o pseudonimie „Calvera” i zidentyfikowali go jako gwiazdę neutronową. Obiekt ten znajduje się w odległości 617 lat świetlnych, co czyni go najbliższą znaną gwiazdą neutronową. Aby dotrzeć do najbliższej znanej czarnej dziury, musisz udać się do V616 Monocerotis, który znajduje się w odległości ponad 3000 lat świetlnych. Ze wszystkich 316 układów gwiezdnych zidentyfikowanych w obrębie 10 parseków możemy definitywnie stwierdzić, że nie ma żadnego z nich z towarzyszącymi czarnymi dziurami lub gwiazdami neutronowymi. Przynajmniej tam, gdzie jesteśmy w galaktyce, obiekty te są rzadkie.

System TRAPPIST-1 w porównaniu do układu słonecznego; wszystkie siedem planet TRAPPIST-1 mogło zmieścić się na orbicie Merkurego. Dostarczając masę, promień, zawartość atmosferyczną i parametry orbit planet, a także informacje astronomiczne o naszej gwieździe, ktoś z zaawansowaną technologią mógłby zidentyfikować nasz Układ Słoneczny z daleka. (NASA / JPL-Caltech)

5.) Obecnie istnieje 56 znanych egzoplanet w obrębie 10 parsek. Pomimo faktu, że istnieje ponad 400 znanych gwiazd w obrębie 10 parseków, tylko 26 zostało potwierdzonych, że posiadają układy planetarne. Starym rekordzistą była HD 219134, z sześcioma potwierdzonymi planetami i jednym dodatkowym kandydatem, a najbliższa to Proxima Centauri b, w odległości zaledwie 4,2 lat świetlnych. TRAPPIST-1 po prostu tęskni; w odległości 40 lat świetlnych jest cień ponad 12 parseków.

Jedną z podstawowych misji TESS, która z powodzeniem wystartowała w zeszłym tygodniu, będzie poszukiwanie tranzytowych planet wokół tych gwiazd. Jeśli je znajdzie, zidentyfikuje i scharakteryzuje, przyszłe teleskopy, takie jak James Webb i 30-metrowe teleskopy obecnie budowane na Ziemi, będą miały okazję je obserwować. Po raz pierwszy, jeśli natura jest życzliwa, ludzkość będzie poszukiwać atmosferycznych oznak życia na potencjalnie zamieszkałych światach wokół innych gwiazd.

Podczas gdy praktycznie wszystkie gwiazdy na nocnym niebie wydają się być pojedynczymi punktami światła, wiele z nich to układy wielogwiazdkowe, z około 50% gwiazd, które widzieliśmy związane w układach wielogwiazdkowych. Castor to układ z największą liczbą gwiazd w ciągu 25 parseków: jest to układ sześciokrotny. (NASA / JPL-Caltech / Caetano Julio)

6.) Ale wiele układów gwiezdnych jest bardzo powszechnych. Mogliśmy to łatwo zobaczyć w ciągu 10 parsów, gdzie gwiazdy takie jak Słońce mogą być singlami, ale binaria, trynary i inne są dość powszechne. Alpha Centauri, najbliższy naszemu układowi gwiezdnemu, to układ potrójny, a istnieją nawet dwa pięciokrotne układy, GJ0644 i Wagi Alfa, w obrębie 10 parsek. Istnieje ponad 100 dodatkowych gwiazd, które są częścią 316 znanych układów, gdy weźmie się pod uwagę wiele gwiazd tego, co tam jest. Ale naukowcy chcieli zrobić coś lepszego, dlatego RECONS postanowił rozszerzyć swoje poszukiwania w ciągu ostatniej dekady do 25 parsek. Czyniąc to, od 2014 r. Stwierdził:

  • 1533 układy jednogwiazdkowe,
  • 509 systemów binarnych,
  • 102 potrójne systemy,
  • 19 systemów poczwórnych,
  • 4 systemy pięciokrotne, a nawet
  • 1 system sekstowy.

Ten sześcienny układ, Castor, jest znany od czasów starożytnych i jest 24 najjaśniejszym układem gwiezdnym na nocnym niebie, w odległości zaledwie 51 lat świetlnych. To jest więcej niż 10 parseków stąd, ale przy 15,7 tylko ledwo.

Standardowy wykres HR, barwy w stosunku do wielkości, jest pokazany jako wstawka. Jak stwierdzono w najnowszych badaniach, dodatkowe gwiazdy karłowate pomagają wypełnić tylko koniec najniższej wielkości tego, co znajduje się w odległości 10 par od nas. (TJ Henry i in. (2018), główna, z NASA / CXC, wstawka).

Najsłabsze systemy o najniższej masie nadal mogły umknąć wykryciu w ciągu 10 parsek, i nie ma gwarancji, że to, co obserwujemy w pobliżu, jest reprezentatywne dla tego, co faktycznie znajduje się w galaktyce i Wszechświecie. Ale szybko zbliżamy się do granicy miejsca i sposobu odnalezienia brakujących gwiazd; naukowcy pracujący nad RECONS pewnie stwierdzili, że prawie na pewno znaleźli prawie wszystkie systemy gwiezdne. Na podstawie tego, co widzieliśmy, Słońce wcale nie jest typową gwiazdą, ale masywniejszą niż około 95% gwiazd we Wszechświecie. Idąc dalej, zaczniemy odpowiadać na pytania dotyczące planet i życia, a nie tylko gwiazd, jeśli chodzi o nasze lokalne sąsiedztwo. To fascynujący czas na eksplorację wewnętrznych obszarów kosmosu, w tym poza naszym Układem Słonecznym.

Gra Starts With A Bang jest już dostępna na Forbes, a dzięki naszym zwolennikom Patreon została ponownie opublikowana na poziomie Medium. Ethan jest autorem dwóch książek, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek, od Tricorderów po Warp Drive.