Благодаря самым последним данным миссии Европейского космического агентства Gaia по составлению звездных карт, астрономы могут достоверно предсказать будущее Солнца. Исследуя звезды аналогичной массы и состава, ученые могут увидеть, как наше Солнце будет развиваться в будущем, сообщили в ЕКА. И эта работа выходит далеко за рамки астрофизического ясновидения.
Третий крупный выпуск данных с Gaia (DR3) был обнародован 13 июня 2022 года. Одной из основных его частей стала база данных о внутренних свойствах сотен миллионов звезд: насколько они горячие, насколько велики и какой массы.
Gaia получает исключительно точные данные о видимой яркости звезды и ее цвете. Превращение этих наблюдений в понимание внутренних свойств звезды — кропотливая работа. Усилия астрономов сосредоточены на классификации «спектральных линий». Это темные линии, которые появляются в радуге цветов, возникающих, когда свет звезды расщепляется призмой. Звезды распределяются в соответствии с силой этих спектральных линий. Этот порядок напрямую связан с температурой звезд. При этом ширина таких линии связана со светимостью и возрастом звезды.
Сопоставление этих двух свойств позволяет разместить каждую звезду во Вселенной на одной диаграмме. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела (HR) стала одним из краеугольных камней астрофизики. При этом она показывает, как звезды развиваются на протяжении долгих жизненных циклов.
Масса звезды относительно мало меняется в течение ее жизни, а вот температура и размер — да. Эти изменения обусловлены типом реакций ядерного синтеза, которые происходят внутри звезды в разное время.
Наше Солнце, возраст которого составляет около 4,57 миллиарда лет, в настоящее время находится в комфортном среднем возрасте, превращая водород в гелий и в целом будучи довольно спокойным. Так будет не всегда. Поскольку водородное топливо в его ядре заканчивается, оно раздуется и превратится в красную гигантскую звезду, понизив при этом температуру своей поверхности. Как именно это происходит, зависит от массы звезды и ее химического состава. Здесь на помощь и приходят новые данные с Gaia.
Ученые выбрали звезды, которые имели ту же массу и химический состав, что и Солнце. Поскольку взяли звезды разного возраста, то те в конечном итоге прочерчили линию на диаграмме HR. Эта линия и показала эволюцию нашего Солнца из прошлого в будущее. Наше Солнце достигнет максимальной температуры примерно в возрасте 8 млрд лет, затем остынет и увеличится в размерах, став красным гигантом в возрасте около 10–11 млрд лет. В конце жизни Солнце станет тусклым белым карликом.
«Если мы не понимаем наше собственное Солнце — а мы многого о нем не знаем — как мы можем ожидать понимания всех других звезд, составляющих нашу замечательную галактику», — говорит Орлах Криви из Обсерватории Лазурного Берега (Франция), один из авторов исследования.
Некоторая ирония заключается в том, что Солнце является нашей ближайшей и наиболее изученной звездой, но его близость заставляет изучать его с помощью совершенно других телескопов и инструментов, отличных от тех, которые используют для наблюдения за остальными звездами. Идентифицируя звезды, похожие на Солнце, можно преодолеть этот пробел в наблюдениях. В данных Gaia нашли 5863 звезды, максимально похожих на нашу массой, светимостью, возрастом, гравитацией и пр. Теперь ученые намерены выяснить, вращаются ли эти звезды с той же скоростью. Потом возле этих небесных объектов поищут экзопланеты.