В поисках семьи
У нас с тобой есть дома, но есть ли они у звезд и планет?
Да, солнечные системы формируются из облаков межзвездного газа, известных как протосолнечные туманности. Потому что туманности имеют идентифицирующие химические сигнатуры - порции водорода, гелия, железа и других элементов. Звезды, рожденные из той же туманности, несут в себе набор химических "семейных черт". После рождения эти братские звезды (которые также примерно одного возраста) свободно притягиваются друг к другу и путешествуют через космос в так называемом "открытом скоплении". Это их небесный дом.
Наше собственное Солнце, вероятно, когда-то имело близлежащую семью - несколько звезд, расположенных в его открытом скоплении. Но за миллионы лет они отдалились, как со своим родным домом, так и с братьями и сестрами, став одиноким во Вселенной. Мы, люди, находимся в поиске давно потерянной семьи нашего Солнца.
Ранние семейные солнечные системы могли обмениваться биологическим веществом через столкновения астероидов и выбрасывать материал за пределы планеты через огромные вулканические извержения. "Мы знаем метеороиды, которые были сброшены с Марса и высадились на Землю", - говорит астроном Университета Турку в Финляндии Маури Валтонен. Он изучает гипотезу панспермии, которая утверждает, что жизнь существует во Вселенной, распределенная на этих различных материальных конвейерах. Наши биологические кузены, говорит Валтонен, могут жить на планетах, вращающихся вокруг звезд брата и сестры нашего Солнца. Даже если они этого не делают, нахождение планетарной системы, подобной нашей, помогло бы нам лучше понять нашу историю.
Но найти место рождения Солнца оказалось непростой задачей. История начинается в 1796 году, когда французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас предположил, что наша Солнечная система сформировалась, когда туманность рождения Солнца сократилась, сгладив и пролив кольца материала, который рухнул на планеты и на Солнце. Астрофизики ХХ века поняли, что для этого потребовалось бы, чтобы планеты нашей Солнечной системы вращались по орбитам Солнца на очень высоких скоростях, возможно, достаточно, чтобы их выбросили с их орбит.
Семейные солнечные системы могли бы обмениваться биологическим веществом через столкновения астероидов и выбрасывать материал за пределы планеты через огромные вулканические извержения.
Эта проблема оставалась нерешенной до 1972 года, когда поздний советский астроном Виктор Сергеевич Сафронов доказал, что Солнце и его планеты произошли из остатков материала, отделившегося от первоначальной родительской туманности. Позднее в том же десятилетии астрономы даже подумали, что нашли дом Солнца: скопление Messier 67 в созвездии Рака. Messier 67 находится очень близко, на расстоянии 2900 световых лет от Солнца, и имеет звезды со сходным с нашим химическим составом.
Это, увы, оказался неверный след. Компьютерное моделирование, проведенное Барбарой Пикардо и ее коллегами из Национального автономного университета Мексики, показало, что наше Солнце не из Messier 67. Относительная скорость между Солнцем и Messier 67 составляет примерно 200 000 километров в час (км/ч) - до такой высокой, что можно предположить, что Солнце родилось именно там, говорит Пикардо. Чтобы вырваться из гравитационных связей кластера, Солнцу нужна была относительная скорость только 70 000 км/ч. "Это главная причина, по которой мы знаем, что оно родилось не там, потому что нет никакого правдоподобного объяснения этой огромной разнице в скорости", - объясняет она. "Вероятность просто микроскопическая." Также спектральные исследования Messier 67 предполагают, что скопление может быть моложе нашего солнца примерно на полмиллиарда лет; поэтому оно не могло быть домом нашего солнца.
"Триггером, который начал процесс рождения Солнечной системы, возможно, был толчок либо от звезды, проходящей мимо родовой туманности, либо от ударных волн от близлежащей сверхновой", - говорит Иэн Д. Хатчион, заместитель директора Института Гленна Сиборга в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора. Этот же исходный импульс в конечном итоге привел к тому, что наша Солнечная система либо оторвалась от родовой туманности, либо ушла в прошлое, потеряв связь с домом и семьей. Вскоре галактические ветры рассеяли остатки домашней туманности, оставив мало улик.
Наши биологические кузены могут жить на планетах, вращающихся вокруг звезд брата и сестры нашего собственного Солнца.
Более того, все это случилось очень давно. Майк Браун, профессор планетарной астрономии Калифорнийского технологического института, считает, что найти дом Солнца теперь невозможно. "В течение 4,5 миллиардов лет наша Солнечная система вращалась по орбите в галактике Млечного Пути 20 раз, и ее гравитационно тянули за собой пролетающие звезды и скопления", - говорит Браун. По его мнению, следы давно стерты.
Но Валтонен и его коллеги не теряют надежды найти солнечных братьев и сестер. Его команда прочесала более 118 200 звезд-кандидатов в братья и сестры, используя данные о местоположении, записанные спутником Европейского космического агентства Hipparcos. Затем они проследили орбиту каждой звезды, чтобы найти точку пересечения с нашим Солнцем. Две звезды, HIP 87382 и HIP 47399, заинтересовали их. "Кажется, что они пересекались с Солнцем в нужное время в прошлом", говорит Валтонен.
Они также являются звездами G-типа, что означает, что они преобразуют водород в гелий путем ядерного синтеза и имеют температуру поверхности от 5300 до 6000 кельвинов (K). Наше Солнце тоже является звездой типа G, с похожими температурами. Эти два кандидата также имеют сходное с Солнцем содержание металла, находятся на той же эволюционной стадии, что и Солнце, и всего в 100 световых годах от Земли. "Если мы будем искать признаки жизни в любой точке Вселенной, то эти звезды и возможные планеты вокруг них - хорошее начало", - говорит Валтонен.