Сонце – рядова зірка?
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Прийнято вважати, що Сонце — рядова зірка нашої Галактики. Тим часом маса Сонця не така вже й мала, як це випливає з назви зірок його типу — жовті карлики. Найчисленніші в Галактиці червоні карлики мають масу значно менше сонячної. Маса Сонця не відповідає нашому уявленню про його «пересічність». І не тільки маса. Факти, накопичені астрономами за останні роки, свідчать, що Сонце виділяється навіть серед зірок свого класу.
Астроном Техаського університету М. Сміт виміряв швидкість обертання більш ніж двадцяти зірок, схожих на Сонце, в тому числі найяскравішого компонента системи Альфа Центавра (А). Дані спостережень повністю збіглися з очікуваннями теоретиків: чим старше зірка, тим менше швидкість її обертання (почасти це пов’язано з тим, що потік зоряного вітру забирає момент обертання зірки). Виявилося, що для зірок такого ж віку, як Сонце, характерна швидкість обертання поверхні 5 км/с, але у самого Сонця ця швидкість всього близько 2 км/с.
Помічено також, що за рівнем хромосферної активності Сонце відноситься до найспокійніших зі своїх побратимів. Як правило, зіркам типу Сонця, наприклад Альфа Центавра А, властива більш висока активність, ознаки якої добре помітні на спектрограмах. Причому хромосферна активність у цих зірок, так само як у Сонця, змінюється з деяким періодом, що становить для більшості зірок 8-10 років.
Рентгенівські спостереження, проведені в останні роки з борту космічних апаратів, показали, що жовті карлики головної послідовності володіють в десятки і навіть сотні разів більш потужним рентгенівським випромінюванням, ніж Сонце.
Згідно з наземними і космічними спостереженнями, потік сонячної енергії поблизу земної орбіти коливається не більше ніж на 0,15%. Тим часом блиск зірок головної послідовності типу Сонця змінюється на 1-2% з періодом в кілька годин. Раніше всі ці зірки вважалися надбаними, і лише точні фотометричні вимірювання, виконані групою астрофізиків, дозволили виявити змінність їх блиску.
Таким чином, все більше свідчень на користь того, що Сонце не рядова, а навпаки, надзвичайно спокійна зірка в колективі своїх побратимів — жовтих карликів головної послідовності. А оскільки активність зірок, зокрема корональна і хромосферна, залежить від швидкості їх обертання (чим більше швидкість, тим активніше зірки), то спокійна поведінка Сонця, ймовірно, пов’язана саме з низькою швидкістю його обертання. З огляду на це, Сміт робить цікавий висновок, що має пряме відношення до проблеми позаземних цивілізацій.
Справа в тому, що багато дослідників пояснюють низьку швидкість обертання Сонця існуванням у нього планетної системи. Дійсно, сумарний орбітальний момент обертання планет в 50 разів перевершує момент обертання самого Сонця. Розрахунки показують, що в період формування Сонця і планетної системи в центральному світилі було зосереджено трохи більше 10% повного моменту обертання. Малий обертальний момент Сонця, за нинішніми поглядами, пов’язаний з тим, що утворені спільно з ним планети захопили левову частку моменту дозоряного матеріалу. А це означає, що виникнення у зірки планетної системи повинно призводити до зменшення швидкості обертання зірки і, отже, до зниження рівня зоряної активності. Такий процес сприяє розвитку на планетах більш сприятливих умов для зародження життя.
Зараз важко з повною визначеністю сказати, яку роль відігравало жорстке електромагнітне випромінювання центрального світила в зародженні життя на Землі. З одного боку, це випромінювання стимулює хімічні реакції, а з іншого — викликає розпад утворених складних хімічних сполук. Можна стверджувати, що після того, як виникли живі істоти з їх генетичним апаратом для передачі спадкової інформації, жорстке випромінювання Сонця і потоки його космічних частинок приводили до зростання числа мутацій, а значить, до прискорення темпу еволюції. Звичайно, надто високий потік радіації може викликати занадто велику частоту мутацій, коли випадково придбані позитивні ознаки вже не встигають закріплюватися у всій популяції і губляться нею безповоротно. Тоді процес розвитку біосфери стає нестійким і вона може загинути.
Таким чином, астрофізичні дані дозволяють припускати, що на планетах у зірок, подібних до Сонця, радіаційна обстановка буде незначно відрізнятися від тієї, яка спостерігається на Землі. Значить, і швидкість еволюції життя там виявиться близькою до земної.
Автор: Кандидат фізико-математичних наук В. Г. Сурдін.