Исследователи из Германии и США представили метод, при помощи которого можно определить границы обитаемой зоны вокруг двойной звезды. Методика учитывает геометрию системы и тип звезд, позволяя выяснить перспективность тех или иных планет с точки зрения астробиологии. С текстом исследования, разбитого авторами на две части (для двух разных конфигураций звездных пар) можно ознакомиться в архиве препринтов arXiv.org.
Под «обитаемой зоной» авторы исследования, Лиза Кальтенеггер и Надер Хаджиджипур подразумевают стандартный для современной астробиологии термин: область вокруг звезды, внутри которой приток энергии на планету позволяет существовать незамерзающим водоемам. Когда речь идет об одинарной системе, то расчет такой зоны уже является стандартной задачей, но в случае с двумя звездами определение обитаемой области существенно усложняется. Причем все двойные системы ученые разделили на два типа: в одной работе рассматривается звезда с обращающейся вокруг нее планетой и еще одной звездой за пределами орбиты планеты, а в другой статье речь идет о планете, которая обращается вокруг двух звезд.
Двойная система S-типа
Сверху - вид со стороны, обозначение CoM означает центр масс. Снизу - вид в системе координат, привязанной к первой звезде.. Изображение: http://arxiv.org/abs/1306.2889
В обоих случаях наличие двух звезд приводит к периодическим изменениям количества солнечной радиации, получаемой планетой. Чтобы эти колебания не приводили к слишком сильному перегреву планеты и не допускали ее остывания, параметры орбиты должны удовлетворять определенным критериям.
В случае с двойной системой S-типа (звезда и планета, вокруг обращается звезда-компаньон) ученые указывают, что на практике важно только расстояние от планеты до звезды, вокруг которой она обращается. Эксцентриситет при этом не важен: дело в том, что внутри S-системы планеты могут появиться только на круговых орбитах, а экзотические траектории нестабильны. Если планета появилась, то она будет вращаться почти по идеальной окружности и вопрос о границах обитаемой зоны сводится в итоге к вопросу о расстоянии до звезды.
Для систем P-типа (планета вокруг двух звезд) требуется учитывать не только расстояние, но и фазу движения. В таких системах слишком горячая область имеет форму не шара, а эллипсоида, который вращается вокруг своей оси. Поэтому планета может даже при движении по круговой орбите испытывать периоды потепления и похолодания вдобавок к обычным сменам сезонов.
Система P-типа
Планета, обращающаяся вокруг двойной звезды. Изображение: http://arxiv.org/abs/1306.2889
Помимо общей методики астрономы провели ряд расчетов на примере реальных двойных систем. Так, для Альфы Центавра A в предположении S-системы обитаемая зона получилась в пределах от 0,93 до 2,19 астрономических единиц, для звезды B в той же системе расчеты дали от 0,52 до 1,21 астрономической единицы. Расчеты для реальных P-систем Кеплер-16, 34, 35, 47 и 64 (все они имеют планеты, найденные телескопом «Кеплер») почти исключили вероятность наличия жизни, хотя для Кеплер-47 результат не столь уж однозначен: большую часть времени планета должна все-таки поддерживать температурный режим, не исключающий существования водоемов. Возможно, на ней просто периодически наступает период жары, который возможно переждать: однако это на современном этапе развития астробиологии не более чем предположение.
Если бы все проанализированные учеными звезды были расположены отдельно друг от друга, то обитаемые зоны оказались немногим меньше: наличие звезды-компаньона отодвигает от основной звезды как внутреннюю, так и внешнюю границу области относительной пригодности для жизни.