Какую звезду я должен использовать для своего мира?

Я сужу ваш список, рассказав обо всех звездочках, которые вам не следует использовать. Вы обнаружите, что это дает вам довольно узкий диапазон.

Начнем с захватывающих: нейтронных звезд . Технически это звездные остатки, остатки массивных звезд, которые взорвались сверхновыми. Сверхновые, как правило, не очень хороши для планет или, по сути, для всего, что оказывается рядом со звездой. Учитывая, что планеты формируются в начале жизни звезды (и, следовательно, до появления сверхновой), во многих случаях маловероятно, что планета выживет. Хотя, чтобы пошутить с нами (!), есть много случаев, когда планеты каким-то образом пережили вспышку сверхновой. Там, где центральная нейтронная звезда является пульсаром , эти планеты известны как планеты-пульсары . Так, собственно, ивозможно существование планет вокруг нейтронных звезд. Если нейтронная звезда является пульсаром, планета может быть залита достаточным количеством радиации, чтобы жизнь не могла существовать, но, возможно, у жизни был бы шанс, если нейтронная звезда не является пульсаром.

Далее: Белый карлик . Белые карлики (или карлики , в зависимости от ваших личных предпочтений) также являются остатками звезд. Это остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сбросили свои внешние слои, превратившись в планетарную туманность, и теперь являются просто небольшими остатками своих бывших ядер. Планеты могут существовать вокруг белых карликов — на самом деле считается, что Марс и все планеты за его пределами будут продолжать вращаться вокруг Солнца в течение определенного периода времени после того, как оно станет белым карликом (Земля, Венера и Меркурий, вероятно, будут поглощены). Жизнь на Европе может получить шанс, когда звезда превратится в красного гигантафаза, прежде чем он станет белым карликом. Будучи белым карликом, на Европе не будет много света, чтобы помочь сиять — на самом деле Солнце превратится в черного карлика — но Европа может временно стать пристанищем для жизни.

Теперь перейду к сверхгигантам . Это самые большие из них, звезды класса O и B. Они живут короткой, но интересной жизнью, часто всего десять миллионов лет или около того (для сравнения, наше Солнце находится на главной последовательности около 4,5 миллиардов лет и проживет еще несколько миллиардов). Они чрезвычайно массивны и очень горячи. Планеты могут образовываться здесь, а могут и не образовываться — их бывает трудно обнаружить. В любом случае сложная жизнь точно не зародится на планетах вокруг сверхгигантов из-за их короткой продолжительности жизни. Проходит десять миллионов лет, и фф! Вы получаете сверхновую.

Следующими в таблице идут звезды, больше похожие на Солнце — подумайте о звездах G , F или K (звезды A более массивны и похожи на гигантов на протяжении всей своей жизни). Это звезды, которые приводят людей в восторг, потому что многие из них являются солнечными аналогами — звездами, подобными нашему Солнцу. У них есть большой потенциал для жизни, и многие считают, что такая звезда должна стать нашей первой целью в межзвездном путешествии.

Еще один крутой (каламбур) тип звезд — красные карлики . Это маломассивные звезды. Они прохладные, маленькие и долгоживущие, с потенциальной продолжительностью жизни в триллионы лет. У них могут быть экзопланеты — фактически многие из тех, что мы открыли, — и, таким образом, могут поддерживать жизнь, если экзопланета находится в обитаемой зоне звезды. Проксима Центавра, ближайшая к нашей Солнечной системе звезда, является красным карликом.

Так что из всех основных типов звезд я бы выбрал солнцеподобную звезду или красный карлик. У них больше всего шансов найти жизнь по сравнению с другими типами звезд.

Как отметил @celtschk в комментарии выше, вы можете изменить период обращения планеты на любой другой, просто изменив расстояние от звезды. Это самый простой ответ, который вы получите на этот вопрос. Однако, чтобы усложнить задачу, я отмечу, что если вы хотите, чтобы на этой планете развивалась жизнь, у вас есть некоторые ограничения. Орбита планеты должна находиться в обитаемой зоне звезды. Для красных карликов это означает, что планета должна быть достаточно близко, поэтому год, равный 365 земным дням, может быть невозможен не во всех случаях.

Здесь я проясню угол обзора коричневых карликов , потому что необходимо провести важное различие между коричневыми карликами и другими звездами. Коричневые карлики — это «неудавшиеся звезды» — они недостаточно массивны, чтобы поддерживать синтез водорода-1. Технически они обозначаются как «субзвездные объекты», и их путают с большими планетами. Их массы могут варьироваться от 13 масс Юпитера до 70-80 масс Юпитера. Поскольку они не подвергаются слиянию с водородом-1, они не излучают много света, и поэтому это плохой выбор для жизни, если только коричневый карлик не вращается вокруг другой звезды.

Концепция, которую вы должны изучить, широко известна как Зона Златовласки . То, к чему это сводится (без каламбура), — это формула, которая говорит вам, каков возможный диапазон орбитальных радиусов, где жидкая вода может естественным образом встречаться, и, таким образом, планета, на которой присутствует вода, может поддерживать жизнь. Вы можете найти эту зону практически для любого класса звезд.

Единственное предостережение здесь заключается в том, что вам нужно следить за двумя параметрами (оба также можно прочитать на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, упомянутой в статье, на которую вы ссылаетесь), и это эффективная температура и общая масса.

Масса важна, потому что она позволяет вычислить период обращения (= продолжительность планетарного года) для планеты, обращающейся по орбите на заданном расстоянии от центральной звезды. Простую оценку можно получить, используя простую формулу, полученную обращением третьего закона Кеплера . Однако обратите внимание, что это справедливо только тогда, когда масса планеты намного меньше массы звезды. Это, скорее всего, будет иметь место в вашем сценарии, я просто включаю это на случай, если вы решите пойти на один из крайних концов спектра.

Эффективная температура важна, потому что она говорит вам о спектральном профиле света, излучаемого звездой, а также о полной энергии. Как правило, более горячие звезды имеют тенденцию к более высоким частотам и более высокому общему выходу лучистой энергии.

Поскольку для получения жидкой воды необходимо получить что-то около 1000 Вт/м^2 входящего излучения, следствием этого правила является то, что более горячие звезды будут казаться меньше, если смотреть с планеты, поскольку вам нужно находиться дальше от них. чтобы получить такое же входящее сияние.

Звезды, которые более горячие и, следовательно, излучают больше на более высоких частотах, также будут иметь значительно более высокий выход УФ-излучения, что делает звездный свет потенциально опасным для человека. Это становится намного хуже, когда вы добираетесь до сверхгорячих звезд и нейтронных звезд, которые будут излучать значительное количество рентгеновского и гамма-излучения, что, вероятно, сделает поверхность негостеприимной.

Любопытно, что были проведены серьезные исследования того, как солнечный свет будет выглядеть на экзопланетах, похожих на Землю. Основная статья — «Предсказание появления небесного купола на похожих на Землю внесолнечных мирах», Wilkie & Hošek, SCCG 2013. Вы можете прочитать статью или, по крайней мере, взглянуть на фотографии, чтобы получить визуальное представление здесь .

Независимо от того, насколько горяча или холодна звезда, вы всегда можете поместить планету в приемлемые климатические условия, просто поместив ее на нужное расстояние. Это повлияет на продолжительность года: для маленькой холодной звезды планета должна быть ближе, поэтому год будет короче (см. Орбитальный период ). Это гораздо меньше зависит от массы планеты, так как она в любом случае очень легкая по сравнению со звездой.

Поскольку для развития жизни требуется много времени, это, вероятно, должна быть стабильная звезда главной последовательности , сжигающая водород, а не гелий или что-то подобное. Другие этапы звездной эволюции (например, красные гиганты или остывающие карлики) могут быть слишком короткими для создания жизни «с нуля», но все же подходят, если планета будет колонизирована позже.

Планеты размером с Землю могут существовать вокруг звезд любого типа; однако, если то, что вы подразумеваете под «похожим на Землю», — это «планета, на которой мы могли бы жить», тогда спецификации становятся намного более узкими.

Маленькая звезда, такая как красный карлик, живет долго, но может быть изменчивой и непредсказуемой из года в год. И даже если бы вы нашли особенно стабильный красный карлик, вы были бы ограничены тем фактом, что красные карлики холоднее солнцеподобных (F, G или K) звезд. Чтобы поддерживать температуру, близкую к земной, планете нужна либо очень толстая атмосфера (что приводит к высокому давлению на поверхности), либо она должна находиться очень близко к звезде (что приводит к приливной блокировке, из-за которой одна сторона планеты становится очень горячей). а другая сторона очень холодная). Короче говоря, было бы возможно, но очень трудно для жизни существовать на планете, вращающейся вокруг красного карлика.

С другой стороны, более крупные звезды имеют короткую жизнь. Климат, подобный земному, мог бы существовать (год был бы намного длиннее 365 дней, поскольку планета должна была бы иметь более широкую орбиту, чтобы компенсировать более горячую родительскую звезду), и планета, безусловно, могла бы быть пригодной для жизни в течение нескольких миллионов лет. но в этом и загвоздка: это продлится всего несколько миллионов лет. Так что, если вы просто говорите о людях, прибывающих с Земли, планета вокруг большой звезды может быть хорошим вариантом. Но не ожидайте, что у него будет полная и богатая история жизни, как мы видим на Земле.

Проблема с использованием звезд более массивных, чем наша, заключается не в тепле: как показывают другие ответы, просто увеличьте расстояние. Беда в ускоренном сроке службы. Если звезда не находится в спокойном состоянии главной последовательности миллиарды лет, у вас не будет времени на эволюцию.

Вы можете найти диаграммы возраста, в котором различные спектральные типы (или массы) исчерпывают топливо. Если вы хотите чего-то более экзотического, присмотритесь к самым крупным, которые обеспечивают подходящий возраст.

Проблема с маленькими звездами (красными карликами), кроме того, что им приходится подходить очень близко и иметь дело с приливным запиранием, заключается в том, что они все время вспыхивают! Однако их много, так что, может быть, это норма?

Так что для похожей на Землю планеты с родной сложной биосферой используйте звезду, подобную нашей.