Холодные звезды: тайны бурых карликов и жизнь в системах легчайших светил
Холодные звезды: тайны бурых карликов и жизнь в системах легчайших светил
Для начала, о тайнах коричневых карликов, - звёзд минимальной - от 13 до 75 «юпитеров» - массы. До совсем недавнего времени главной из тайн оставались бурые карлики сами по себе. Ибо название было дано объекту гипотетическому, до конца прошлого века не наблюдавшемуся. Что, собственно, и окрасило карлики в коричневый цвет. Цвет Юпитера. Теория предполагала, что в галактике должны быть тела сходной со звёздами природы, но массой уступающие даже красным карликам, а значит не способные разжечь в своих недрах термоядерные реакции. Представлялись такие тела похожими на Юпитер. Только больше...

В настоящий момент известно, что бурые карлики — не бурые, — на Юпитер они не похожи (разве что, независимо от массы, имеют примерно равный с Юпитером размер), что термоядерные реакции разгораются в объектах уже от 0.013 солнечных масс, и что такие — сверхлёгкие — звёзды составляют треть населения галактики. И можно было бы сказать, что на этом недоразумение исчерпано, но возникла новая проблема. Тела массой от 1-3 (нижняя граница самостоятельного формирования из газопылевой туманности) до 13 «юпитеров», ранее относившиеся к бурым карликам, надолго остались без специального названия. Лишь недавно, в качестве такового стал внедряться термин «планемо».

...Но, кстати, о численности бурых карликов, будто бы высокой, но на самом деле скромной. Встречаются они вдвое реже, чем красные карлики — звёзды массой от 0.075 до 0.47 солнечной. Тогда как, с убыванием массы звезды количество объектов растёт примерно в квадрате. И это уже можно трактовать, как первый намёк, что бурые карлики — не совсем звёзды. Не все закономерности, выведенные для звёзд главной последовательности — звёзд as is, пережигащих водород на гелий, — работают в их случае. Хотя, с численностью — просто. Где-то на уровне 10% массы Солнца рост вероятности формирования светила сменяется падением. Слишком мелкий обрывок туманности нестабилен и, скорее всего, будет развеян и поглощён более массивными объектами.

Отличается бурый карлик от настоящей звезды и по принципу действия. Термоядерные реакции в его недрах могут протекать лишь самые «лёгкие». Правильный водород-гелиевый цикл для тел легче 75 «юпитеров» недоступен. Но в них могут гореть дейтерий и литий.

И это отличие принципиально. Звезда главной последовательности, состоящая из термоядерного горючего почти целиком, по мере эволюции разгорается всё сильнее, так как с накоплением гелия растут плотность, давление в недрах и улучшаются условия протекания реакций. Светимость же бурого карлика с возрастом — по мере расходования дейтерия и лития — непрерывно падает. И падает тем быстрее, чем карлик массивнее. В среднем для тел этого типа температура фотосферы убывает вдвое за миллиард лет. Но легчайшие карлики Y-класса охлаждаются вдвое за 25 миллиардов лет. То есть… не смотря на некоторые недостатки, коричневый карлик, на самом деле, стабильнее, чем «правильная» звезда. Интенсивность реакций постоянно снижается в нём, но до конца он никогда (в пределах представимых отрезков времени) не погаснет.

Внутреннее строение коричневых карликов предсказуемо оказывается тем более планетоподобным, чем они легче. Наиболее массивные — полностью конвективны. То есть, вещество нагреваемое термоядерными реакциями в ядре расширяется и поднимается к фотосфере по шестигранным конвективным колоннам, подобным таковым на Солнце. Но характерного для настоящих звёзд твёрдых внутреннего ядра и зоны лучистого переноса — у них нет. Легчайшие же, напротив, могут иметь каменистое ядро, окружённое толщей металлического водорода, как планеты-гиганты.

...И опять о «коричневом». Карлики — не коричневые. Наиболее массивные, пока не выгорят, могут иметь температуру фотосферы до 2800 градусов, что соответствует ярко-красному, с претензией на оранжевый, цвету. В норме коричневый карлик — малиновый. Затем, по мере снижения массы или старения, его оттенок становится багровым, неровным, так как с уменьшением температуры в атмосфере происходит рекомбинация — образуются молекулярные соединения и облака. Самые же лёгкие или старые карлики, собственно, уже чёрные. Не излучают в видимой части спектра и, в отличие от планет, не отражают своей поверхностью свет звезды. Они же сами — звёзды. Карлик Y-класса имеет температуру от 600 (у Венеры — 700) до 300 кельвинов. Что внезапно… делает его сам по себе пригодным для гипотетической «атмосферной» жизни. В атмосфере бурого карлика должна быть вода в форме облаков пара.

Но жизнь в атмосферах планет-гигантов — тема отдельная. Систему же планет коричневый карлик иметь — и это доказано наблюдениями — может. Удивительным образом у такой звезды будет и зона обитаемости, — очень узкая, близкая, однако, при малой массе или высокой степени «выгорания» — достаточно стабильная, чтобы на находящейся в этой зоне планете миллиарды лет сохранялись условия для удержания воды в жидкой фазе. В тепловой части спектра бурый карлик светит очень даже не плохо.

Планета должна сформироваться очень близко, однако, «тесные» планетарные системы в космосе, скорее, правило, — тогда как «растянутая» Солнечная является исключением. И это должно быть тело достаточно массивное, обладающее плотной, способной поглотить и удержать тепло, атмосферой. Но тогда условия обитаемости окажутся даже лучшими, чем на орбите красного карлика.

На низкой орбите планета будет приливными силами будет принуждена к синхронному вращению и окажется всегда обращённой к звезде одной стороной? И пусть. По условию задачи это не имеет значения. На обратном полушарии всегда будет темно? Не темнее, чем на подсолнечном. Перегрев одного полушария и переохлаждение другого в случае коричневого карлика планете не грозят. Тепло перераспределится атмосферными потоками.

Нет магнитного поля? И ладно. Пустое. Ведь солнечного ветра, от которого нужно защитить атмосферу, тоже нет. В отличие от красных карликов, подверженных вспышкам, бурые абсолютно стабильны.

Проблемой станет отсутствие видимого света, как минимум, на поверхности планеты. Даже инфракрасная составляющая, достаточно «энергичная» для осуществления фотосинтеза (а фотосинтез в темноте, всё-таки, возможен), окажется представлена очень слабо. Подавно не даст планете бурый карлик и жестких излучений, необходимых для радиосинтеза. Таким образом, населять планету у холодной звезды смогут лишь хемосинтезирующие организмы.Источник: "Есть мнение"
Опубликовано 12 мая 2022 Комментариев 0 | Прочтений 497

Ещё по теме...

Добавить комментарий
Периодические издания



Информационная рассылка:

Рассылка X-Files: Загадки, Тайны, Открытия