Звёздные окрестности Солнца можно определить как сферу диаметром 20 парсек (65 световых лет) с центром на нашей звезде. Астрономы уже несколько десятилетий ведут активную работу по каталогизации звёздного населения в этих окрестностях, но это было нелегко, поскольку многие звёзды маленькие и тусклые.
Но, даже несмотря на все трудности, астрономы добились стабильного прогресса. Есть ли у нас теперь полный каталог?
В новой статье в журнале Research Notes Американского астрономического общества пара исследователей из Института астрофизики имени Лейбница в Потсдаме (Германия) пытается понять, насколько полным или неполным является наш каталог звёздных окрестностей. Статья называется «Знаем ли мы наконец всех звёздных и субзвездных соседей в пределах 10~пк от Солнца?«. Авторы — Ральф-Дитер Шольц и Алексей Минц.
Если бы все звёзды светили так же ярко, как звёзды главной последовательности, подобные нашему Солнцу, было бы легко составить каталог звёзд, находящихся по соседству с нами. Но это не так. Некоторые из них настолько малы и тусклы, что считаются несостоявшимися звёздами. Мы называем их коричневыми карликами или субзвездными объектами.
Когда мы смотрим на ночное небо невооружённым глазом, в поле нашего зрения попадают звёзды главной последовательности и гигантские звёзды, многие из которых находятся далеко за пределами нашей звёздной окрестности. Многие звёзды слишком тусклые, чтобы их увидеть, например красные и коричневые карлики. Так, Проксима Центавра, красный карлик и наш ближайший сосед, была открыта только в начале XX века.
На заре астрономии измерения собственных движений показали, что некоторые звёзды, которые кажутся неподвижными, находятся ближе, чем другие. Все звёзды движутся и имеют собственное движение, просто оно не всегда заметно в течение человеческой жизни. Наблюдения за собственным движением звёзд привели к отбору определённых звёзд для измерения их параллакса, что помогло правильно определить местоположение большего количества звёзд в пространстве. Затем, в начале XX века, когда астрономия и фотография стали использоваться совместно, фотографическая астрометрия вызвала волну открытий наших солнечных соседей. Эти работы показали, что наши ближайшие соседи — красные карлики (М-карлики).
В 1990-х годах, по мере развития технологий, инфракрасные исследования неба позволили обнаружить ещё больше тусклых звёзд. «Вторая волна открытий началась в конце 1990-х годов с развитием инфракрасных обзоров неба, — пишут авторы. Такие миссии, как Two Micron All-Sky Survey (2MASS), позволили нам взглянуть на небо с новой, беспрецедентной стороны. Она обнаружила М-карлики, коричневые карлики, субзвездные объекты типов L, T и Y и даже малые планеты Солнечной системы. (Определения коричневых карликов и других субзвездных объектов пересекаются.) К 2000 году в сети появился Слоановский цифровой обзор неба, который обогатил наш каталог небесных объектов.
В 1997 году Генри и др. опубликовали важную работу о солнечной окрестности под названием «Солнечная окрестность IV: открытие двадцатой ближайшей звезды«. В ней было показано, что открытие LHS 1565, находящейся на расстоянии около 3,7 пк от Земли, предвещает беду для нашей переписи окрестностей. «Она является двадцатой ближайшей звёздной системой и подчёркивает неполноту выборки близких звёзд, особенно для объектов, находящихся в конце главной последовательности», — пишут Генри и др. «Как ни странно, этот непритязательный красный карлик служит шокирующим напоминанием о том, как много нам ещё предстоит узнать даже о наших ближайших звёздных соседях».
Примерно с 1997 года начался всплеск открытий звёзд в окрестностях Солнца. Авторы говорят, что они, похоже, заполнили пробелы в нашей окрестности радиусом 10 пк. Но некоторые из этих знаний всё ещё основывались на двух предположениях. Первое заключалось в том, что исследование до 5 парсеков было полным, а второе — что плотность была равномерной до 10 парсеков. «Первое из них не соответствует действительности, а второе находится под вопросом», — пишут авторы.
Что же нам остаётся? Мы, возможно, пока ещё не нашли до 90 звёздных систем.
«Используя всех соседей, можно изучить функции светимости и массы, а также отношение числа звёзд к числу коричневых карликов», — утверждают авторы. Астрономы не до конца понимают соотношение количества коричневых карликов и других звёзд, но две недавние работы, в частности, продолжили улучшать понимание и каталогизировать тусклых членов нашего звёздного соседства.
Ранее в этом году Киркпатрик и др. опубликовали исследование, в котором утверждается, что полный обзор близких звёзд возможен во многом благодаря данным Gaia. Они обнаружили 462 объекта (включая Солнце) в 339 системах в радиусе 10 пк от Солнца.
В предыдущей работе авторы новой статьи добавили к этому списку ещё 16 звёзд. Это поздние М-карлики, одни из самых холодных и тусклых звёзд главной последовательности, а также коричневые карлики. Они также обнаружили новый белый карлик-компаньон существующего М-карлика.
Но насколько полным является это новейшее исследование?
Проблема заключается в сложности обнаружения таких тусклых звёзд, как коричневые карлики и поздние М-карлики. Чем дальше мы смотрим, тем сложнее их обнаружить. Кроме того, их сложнее обнаружить в направлении галактической плоскости.
Авторы говорят, что в нашем соседнем звёздном каталоге, скорее всего, не хватает 93 звёздных системы, «… что соответствует дефициту в 21,5%», — пишут они. Что касается отдельных звёзд, то ситуация не намного лучше: «…138 отсутствующих объектов, что соответствует дефициту в 23,0%», — пишут они.
Они ещё больше разделили этот показатель на отдельные типы звёзд. Вероятно, нам не хватает 28,1% звёзд AFGK, -31% белых карликов и ?27,8% М-карликов. Дефицит также выше для поздних М-карликов. Эти дефициты выше, чем ожидалось. Что это значит?
«Оценки дефицита систем и отдельных объектов в пределах 10 пк превышают ожидания, особенно для хорошо известных звёзд AFGK», — пишут авторы. Они делают вывод, что общее предположение о постоянной звёздной плотности в окрестностях Солнца неверно. По их мнению, мелкомасштабные флуктуации плотности могут, по крайней мере, частично объяснить недостачу.
«Наши статистические оценки показывают, что вероятность того, что эти расхождения вызваны случайными флуктуациями, составляет около 40 %», — заключают авторы.
Нам явно предстоит ещё много работы.
