Звезда больше чем планета
Может ли планета быть крупнее своей звезды?
Тут сразу надо определиться с одним важным понятием. Под словом «большой» в данном случае имеется в виду объем небесного тела, а не его масса. Минимальная масса звезды по нынешним представлениям составляет 8% от солнечной. Если объект легче, его относят к классу коричневых карликов. Считается, что ниже этого порога он не способен поддерживать процесс ядерного синтеза. Есть ли верхний предел для массы звезды? Теоретически это значение составляет 150 солнечных масс. После него имеющиеся модели предполагают потерю устойчивости со всеми вытекающими последствиями. Тем не менее, некоторые светила самим фактом своего существования опровергают это предположение. Например, самая массивная из известных нам звезд, R136a1 из созвездия Тарантул, примерно в 300 раз тяжелее Солнца.
При этом большая масса светила не означает крупного его размера. Нейтронные звезды, например, тяжелее Солнца в 10-29 раз, но могут быть ужаты всего до 30 км в поперечнике. Несмотря на крошечный размер, они могут удерживать вокруг себя огромную звездную систему, гораздо протяжённее нашей. Около них астрономами уже найдены планеты, однако современные методы обнаружения позволяют узнать лишь массу этих небесных тел, но не радиус. Тем не менее, будет вполне логично предположить, что в таких системах должны существовать объекты, которые гораздо крупнее столь крошечной звезды. Хотя бы потому, что в непосредственной близости от нас есть астероиды, имеющие более 100 километров в поперечнике, не говоря уже о планетах.
Итак, астрономы не могут точно указать систему, в которой планета крупнее своей звезды, но можно со стопроцентной уверенностью утверждать, что таковые существуют в космосе. Хотя бы потому, что некоторые светила имеют радиус приблизительно в 70000 км, а у самых крупных планет этот параметр больше в несколько раз. Наверное, читателю интересно узнать ответ на вопрос, какой из объектов этого типа является самым крупным? На данный момент это GQ Волка b. Экзопланета также была найдена методом прямого наблюдения, и это опять-таки означает, что учёные не могут с аптекарской точностью назвать её физические характеристики. По имеющимся оценкам, её радиус в 3 раза больше, чем у Юпитера. Другими претендентами на вершину пьедестала являются DH Tauri b и ROXs 42Bb.
«Там все гигантское: звезды, планета, расстояния»: астрономы нашли то, чего не может быть
Телескоп VLT увидел сверхгигантскую экзопланету в системе гигантских звезд
Система из двух близких звезд b Центавра, расположенная на расстоянии в 325 световых лет от Земли в южном созвездии Центавра (также известная как HR 5471, HIP 71865 и HD 129116), обладает массой, как минимум в шесть или даже в десять раз превосходящей массу Солнца, что делает ее самой массивной системой, вокруг которой вращается экзопланета, существование которой надежно подтверждено. До сих пор астрономы не находили планет у звезд, масса которых была хотя бы в три раза больше массы Солнца.
Система b Cen (AB)b и соотношение масс экзопланет и родительских звезд
European Southern Observatory
«Обнаружение планеты у b Центавра вызывает огромное удивление, поскольку полностью меняет наше представление о перспективах обнаружения планет у массивных звезд», — говорит Маркус Янсон, астроном из Стокгольмского университета в Швеции, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature.
Самые массивные звезды оказываются одновременно и самыми горячими, и эта система не является исключением: ее главная звезда — звезда так называемого B-типа, более чем в три раза горячее Солнца. Из-за своей высокой температуры она интенсивно излучает также в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах.
В видимом диапазоне объект имеет бело-голубой оттенок. Возраст звезд оценивается в 18 млн лет, они очень быстро вращаются вокруг общего центра масс. Большая масса и жар, исходящий от этого типа звезд, оказывают сильное влияние на окружающий газ, что в теории должно препятствовать образованию планет в подобных системах. Вообще, чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает (и быстрее выгорает), в результате чего такие звезды быстрее избавляются от окружающего вещества, еще остававшегося со времен формирования системы. «Пространство возле звезд B-типа обычно оказывается весьма разрушительной и опасной средой, поэтому до сих пор считалось, что формирование больших планет возле них чрезвычайно затруднено», — утверждает Янсон.
Но новое открытие показывает, что планеты могут образовываться и в таких суровых условиях. «Планету в b Центавра окружает среда, которая полностью отличается от всего, что нам известно в своей Солнечной системе, — объясняет одна из соавторов статьи, Гаятри Вишванат, аспирантка Стокгольмского университета. — Это суровая среда, в которой преобладает сильное излучение и где все гигантское: гигантские звезды, гигантская планета, гигантские расстояния».
Действительно, новообнаруженная планета, обозначаемая как b Центавра (AB) b, или b Центавра b, также оказывается во многом самой-самой. Она в десять раз массивнее Юпитера, что делает ее одной из самых массивных из когда-либо обнаруженных планет. Более того, радиус ее орбиты оказывается одним из самых больших среди всех исследованных экзопланет, — она обращается вокруг своих звезд на расстоянии, в сто раз превышающем радиус орбиты Юпитера, — 560 астрономических единиц. И столь большое расстояние от пары центральных звезд может оказаться ключом к выживанию самой планеты.
Новое исследование стало возможными благодаря использованию передового инструмента VLT-SPHERE — Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch — спектрополяриметрическому высококонтрастному исследователю экзопланет с системой адаптивной оптики и коронографической установкой, установленному на Очень большом телескопе VLT Европейской южной обсерватории в Чили. Ранее с помощью этого инструмента уже были получены фотографии нескольких планет, вращающихся возле других звезд. Среди этих снимков — первое в истории изображение двух планет, вращающихся возле звезды, похожей на Солнце.
Однако SPHERE не был первым инструментом, получившим изображение этой планеты. В рамках своего исследования группа астрономов изучила также архивные данные о системе b Центавра и обнаружила, что фактически первое изображение этой экзопланеты было получено более двадцати лет назад с помощью 3,6-метрового телескопа Европейской южной обсерватории, но в то время она не была признана планетой (ее сочли паразитным фоновым объектом). Теперь принадлежность планеты к системе двух звезд подтверждено ее движением по орбите вокруг них.
С появлением Чрезвычайно большого телескопа (ELT), который должен начать наблюдения в конце этого десятилетия, и с обновлением VLT астрономы, возможно, сумеют узнать еще больше об истории образовании и особенностях этой планеты. «Это будет интригующая задача: попытаться выяснить, как такая планета могла образоваться, что на данный момент остается загадкой», — заключает Янсон. «Более глубокое понимание процессов формирования планет может быть достигнуто путем изучения объектов во всем доступном пространстве параметров, включая самые крайние значения», — считают авторы статьи.
Маловероятно, что данная планета образовалась на своей орбите с помощью обычного механизма аккреции вещества на центральное ядро — скорее всего, она образовалась где-то в другом месте и попала на свою нынешнюю орбиту в результате каких-то динамических взаимодействий внутри системы, воздействия внешних звезд или же в результате гравитационной нестабильности. Интересно, что соотношение масс между планетой и звездами при всей гигантомании этой системы соответствует пропорции между массами Юпитера и Солнца и составляет 0,10-0,17%.
В чём разница между звездой и планетой?
Кажется, что большую часть объектов во Вселенной можно разделить на два основных типа: звёзды и планеты.
Звезда представляет собой массивный шар плазмы и газа, основными процессами в котором являются термоядерные реакции. Они сформировались из огромных облаков газа, сжатых под действием сил гравитации.
Планеты, в свою очередь, формируются из материала, оставшегося возле звезды после её рождения. Они образуются из маленьких кусочков, которые собираются вместе в планетезимали, которые, в свою очередь, склеиваются в ещё более крупные тела, которые в конечном счёте формируют те объекты, которые мы видим сегодня. Большинство других тел в нашей Солнечной системе – астероиды, карликовые планеты, кометы и прочие – это остатки строительных блоков планет, которые не смогли набрать нужной массы.
“Большие объекты, которые образовались из пылевых облаков вокруг звезды” – это самое простое определение того, что такое планета. Однако это не всегда так. Некоторые объекты занимают промежуточные позиции – они не настолько массивные, чтобы быть звездой, но при этом они слишком большие, чтобы быть планетой. А некоторые из планет, возможно, никогда не имели своей собственной звезды.
Минимальная масса, при которой объект считается звездой составляет около 7 процентов солнечной массы, или примерно 73 массы Юпитера. Верхняя граница массы для объекта, который образуется как планета, по крайней мере в том смысле, в котором мы это понимаем, составляет около 13 масс Юпитера или 0,012 массы Солнца.
Коричневый карлик в представлении художника. Авторы и права: NASA / ESA / JPL.
В пределах от 14 до 72 масс Юпитера имеются объекты, которые астрономы называют коричневыми карликами, и они не являются ни звёздами, ни планетами. Учёные считают, что они начинают формироваться как звёзды, но не набирают достаточной массы, чтобы в их ядрах могли протекать термоядерные реакции. Вместо этого они превращают водород в более тяжёлый изотоп, называемый дейтерием, в результате этого процесса производится гораздо меньше энергии. Коричневые карлики имеют невысокие температуры и выделяют очень мало света, поэтому астрономы наблюдают за ними в инфракрасном, а не в видимом свете.
Первая научная статья, в которой авторы пытались объяснить разницу между звёздами и планетами, появилась в1962 году. В ней Шива Кумара (Shiv Kumar), определил предел массы в 0,07 солнечной и обозначил всё остальное “чёрными карликами”. В другой научной литературе того времени звёздами назывались объекты, в которых начинали происходить процессы слияния гелия.
Только в 1980-х годах исследователи начали находить кандидатов на статус коричневого карлика. Они, как и планеты, вращались вокруг звёзд, но их размеры были значительно большими, чем у планет. Самый маленький коричневый карлик, зарегистрированный в первые несколько лет исследований, был в 17 раз массивнее Юпитера и находился около звезды HD 110833. Вероятно, что коричневые карлики образовались рядом с родительской звездой, но не набрали нужной массы.
Иллюстрация художника, показывающая массивную экзопланету. Авторы и права: M. Kornmesser / ESO.
Поиск планет за пределами нашей Солнечной системы привёл к обнаружению некоторых странностей. Некоторые из них, как оказалось, находятся вне планетарных систем.
Эти блуждающие планеты, иногда называемые планетами-изгоями, обычно в 5-10 раз массивнее Юпитера. На сегодняшний день учёными обнаружено очень мало таких планет, так как они практически не излучают собственного света. Однако некоторые из них хорошо видны в инфракрасном диапазоне спектра.
Существует два варианта появления таких объектов. Самое простое объяснение состоит в том, что они были обычными планетами, выброшенными из их родной планетарной системы, в результате гравитационных взаимодействий с другими телами. Но более интригующим объяснением является то, что они сформировались именно там, где мы их и обнаружили, из облака газа и пыли, но при этом они не принадлежали какой-либо звезде.
“Я считаю, что следует учитывать оба варианта: некоторые из них могут быть планетами, которые были выброшены из своих систем, а некоторые являются остатками не до конца сформировавшейся звезды”, – говорит Кэролайн Морли (Caroline Morley), сотрудник Гарвардского университета.
Морли уже давно изучает планеты-изгои. По её словам, точные массы таких планет довольно трудно определить, поскольку они не вращаются вокруг другого объекта, а наилучшим способом оценки массы является изучение того, как планета или коричневый карлик влияют на свою родную звезду.
Самый простой способ определить планету-изгоя – это посмотреть на неё с помощью будущего космического телескопа Джеймса Уэбба. В зависимости от композиции исследователи смогут понять является наблюдаемый объект выброшенной планетой или не полностью сформировавшейся звездой.
Дискуссия о том, что считать планетой длится уже несколько десятилетий. И в ближайшее время с запуском новых больших телескопов учёные смогут дать нам ответ.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Солнце больше Земли где-то в 110 раз. Оно даже больше гиганта нашей системы – Юпитера. Однако если сравнить его с другими звездами во Вселенной, наше светило займет место в яслях детского сада, вот настолько оно мало.
Теперь давайте представим звезду, которая больше нашего Солнца раз в 1500. Если даже взять всю Солнечную систему, то она будет точкой на фоне этой звезды. Этот гигант зовется VY Большой пёс, диаметр которого составляет около 3-х миллиардов км. Как и почему эту звезду разнесло до таких габаритов, никто не знает.
До гепергиганта VY Большого Пса 5000 световых лет. В 2005 году был определен диаметр звезды, который составил приблизительно от 1800 до 2100 радиусов Солнца, то есть от 2.5 до 2.9 миллиардов километров в диаметре. Если этого гипергиганта из созвездия Большого Пса поместить в центр Солнечной системы, то есть вместо Солнца, то звезда займет все пространство до самого Сатурна!
Даже если лететь со скоростью света, то по кругу звезду можно облететь только за 8 часов, а со сверхзвуковой скоростью, то есть 4500 км/ч, потребуется 230 лет.
Интересно то, что при таких сверхгигантских размерах звезда весит не так и много, всего порядка 30-40 масс Солнца. Это говорит о том, что плотность в недрах звезды очень маленькая. Если посчитать вес и размер, то выходит плотность около 0,000005, то есть один кубический километр звезды будет весить порядка 5-10 тонн.
По поводу звезды VY Большого Пса идут нескончаемые споры. По одной версии эта звезда большой красный гипергигант, по другой – это сверхгигант, который имеет диаметр в 600 раз больше Солнца, а не как принято в 2000 раз.
Звезда VY Большого Пса, как показали исследования довольно не устойчива. Астрономы изучив звезду с помощью телескопа Хаббл предсказали, что в ближайшие 100 тысяч лет звезда взорвется. При взрыве будет всплеск гамма излучения, которое уничтожит все живое в радиусе нескольких световых лет. Нам это излучение ни чем не грозит, потому что гипергигант находится слишком далеко от Земли.
На изображении — одна из наиболее полных карт нашей Вселенной. Каждая точка на ней — это отдельная галактика, столь же огромная, как и сам наш Млечный Путь. Тёмная зона на галактическом экваторе — артефакт нашего собственного местоположения: мы можем видеть галактики в экваториальном секторе неба только в узком промежутке от 120° до 240°, да и то — плохо, в силу того, что галактический экватор плотно забит звёздами и межзвёздным газом нашей собственной галактики Млечный Путь, который и поглощает излучение далёких галактик.
В силу этого, в сторону ядра нашей галактики мы вообще не ничего не видим, а в противоположную сторону, которая закрыта от нас только неплотным рукавом Персея, мы можем всё-таки кое-что рассмотреть. А вот к галактическому северу и галактическому югу у нас есть возможность обозревать Вселенную на миллионы и миллиарды световых лет. ( ссылка )
Самые большие звезды во Вселенной
Значит, там есть звезды побольше? Да, определенно; наше Солнце технически является желтым карликом, что делает его немного меньше среднего размера звезды. Вот некоторые из самых больших, пухлых звезд (которые мы смогли заметить).
Но сначала, несколько слов о звездах
Там много разных типов звезд; некоторые больше, некоторые меньше. Но перед тем, как идти дальше, ты должен кое-что понять: звезды не имеют красивых, аккуратных границ. У них нет твердой поверхности, как у скалистой планеты или луны. Вместо этого у этих атомных огненных шаров есть довольно размытые поверхности, поскольку перегретая масса газа, которая превращает их, постепенно превращается в небытие.
Вторая важная вещь, которую нужно иметь в виду, — это то, что мы никогда не измеряли звезду непосредственно. Никто не подошел к одному из них с линейкой и не начал складывать расстояния. То, что у нас есть, — это оценки, по большей части надежные оценки, но тем не менее оценки. В зависимости от ряда факторов, таких как расстояние или структуры вокруг звезд или между ними и Землей, эти оценки могут быть более или менее точными и попадать в меньшую или большую область уверенности (т.е. «мы знаем, что она находится между x и y километрами в ширину»).
Большие звезды, самая большая звезда
Гипергиганты больше супергигантов, которые сами по себе больше гигантских звезд. Гипергиганты довольно редки и ярко светят. Они также теряют больше массы, чем меньшие звезды из-за звездных ветров.
Чтобы дать вам представление о том, насколько огромен UY Щита, если он заменит Солнце в центре нашей солнечной системы, его фотосфера простирается за орбиту Юпитера. Расстояние от Солнца до Юпитера составляет примерно 779 миллионов километров. Газ, исходящий от звезды, сформирует туманность, простирающуюся на 400 а.е. (одна астрономическая единица, а.е., это расстояние между Землей и Солнцем). В сущности, это может выйти далеко за пределы орбиты Плутона (среднее орбитальное расстояние между Плутоном и Солнцем составляет 39,5 а.е.).
Вот список самых крупных претендентов
Впечатление художника от пыльного тора вокруг WOH G64.
Изображения предоставлены Европейской Южной Обсерваторией.
Вэстерланд 1-26 виден в инфракрасном спектре.
Изображение предоставлено 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF.
Вэстерланд 1-26 (от 1530 до 2500 солнечных радиусов). Это довольно большой интервал оценки; если верхняя оценка верна, она превзойдет даже UY Щита, и ее фотосфера достигнет орбиты Сатурна. Вэстерланд 1-26 выделяется тем, что ее температура меняется со временем, но не его яркость.
Бетельгейзе (вверху, справа) и туманности Орион.
Изображение предоставлено Rogelio Bernal Andreo.