類太陽恆星

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類太陽恆星包括太陽型恆星太陽相似體孿生太陽等,是與太陽特別相似的那些恆星。這樣的分類是有階層性的,孿生是與太陽最接近的,其次是相似體,最後是太陽型[1]。觀察這些恆星最重要的是能更好的理解太陽與其他恆星相關的各種性質,特別是恆星與行星的適居性。

與太陽相似的[编辑]

這三種與太陽相似度類型的定義,反映出天文觀測技術的演變。起初,太陽型恆星的定義只是考慮與太陽最接近的相似性。然後,觀測技術的改善可以提供更精確的關鍵測量,像是溫度,可以篩檢出與太陽更為相似的恆星。最後,在技術上的改閃使精確度持續的提升,孿生太陽是與太陽幾乎完全相同的恆星。

太陽的相似度可以檢查一些得到的數值 -像是溫度,可以從色指數推導,較之下,只有太陽的溫度是可以經由直接的測量獲得,是唯一確認無誤的[1]。對於和太陽不同的恆星,就不會進行交叉的比對[2]

太陽型恆星[编辑]

太陽(左)與相似但規模略小些,活動也較弱的天倉五 (右)比較。

這些恆星大致上與太陽相似,它們都是主序星B-V色指數在0.48至0.80之間,而太陽的B-V色指數為0.65。或者,可以使用基於光譜類型的定義,如從F8 VK2 V,這將對應於0.50至1.00的B-V色指數[1]。這樣的類太陽恆星清單將會相當廣泛,大約有10%的恆星會適合這樣的定義[來源請求]

太陽型恆星顯示它們的自轉速率和色球活動(如鈣的H和K線的發射)與日冕活動(例如X射線輻射)之間有高度的相關性[來源請求]。當太陽型恆星因為主序星生命期中的磁制動而降低自轉速率,這些也與年齡有粗略的相關性。Mamajek和Hillenbrand (2008)[3]曾經以它們的色球活動為基礎(通過衡量鈣的H和K發射譜線)估計距離在16秒差距內的108顆太陽型(F8V — K2V)主序恆星的年齡。

下表列出基於目前的測量,在50光年的距離內,類太陽恆星中滿足太陽型恆星的樣品。

太陽型恆星的例子
恆星名稱 J2000座標[4] 距離[4]
(ly)
恆星
分類
[4]
溫度
(K)
金屬量
(dex)
註解
赤經 赤緯
波江座 03h 32m 55.8s -09° 27′ 29.7″ 10.5 K2V 5,153 –0.11 [5]
金牛座τ 01h 44m 04.1s -15° 56′ 15″ 11.9 G8V 5,344 –0.52 [6]
波江座40A 04h 15m 16.3s -07° 39′ 10″ 16.5 K1V 5,126 –0.31 [6]
波江座82 03h 19m 55.7s -43° 04′ 11.2″ 19.8 G8V 5,338 –0.54 [7]
孔雀座δ 20h 08m 43.6s -66° 10′ 55″ 19.9 G8IV 5,604 +0.33 [5]
HR 7722 20h 15m 17.4s -27° 01′ 59″ 28.8 K2V 5,166 –0.04 [5]
格利澤86A 02h 10m 25.9s -50° 49′ 25″ 35.2 G9V 5,163 -0.24 [6]
雙魚座54 00h 39m 21.8s +21° 15′ 02″ 36.1 K0V 5,129 +0.19 [7]
御夫座V538 05h 41m 20.3s +53° 28′ 51.8″ 39.9 K1V 3,500-5,000 -0.20 [7]
HD 14412 02h 18m 58.5s -25° 56′ 45″ 41.3 G5V 5,432 -0.46 [7]
HR 4587 12h 00m 44.3s -10° 26′ 45.7″ 42.1 G8IV 5,538 0.18 [7]
HD 172051 18h 38m 53.4s -21° 03′ 07″ 42.7 G5V 5,610 -0.32 [7]
武仙座72 17h 20m 39.6s +32° 28′ 04″ 46.9 G0V 5,662 -0.37 [7]
HD 196761 20h 40m 11.8s -23° 46′ 26″ 46.9 G8V 5,415 -0.31 [5]
豺狼座Nu² 15h 21m 48.1s -48° 19′ 03″ 47.5 G4V 5,664 -0.34 [5]

太陽相似體[编辑]

這些恆星是在光度計的測量下與太陽相似,有以下的性質:

  • 與太陽的溫度差異在500 K以內(大約在5,200至6,300K)
  • 金屬量是太陽的50—200%(± 0.3 dex),意味著這些恆星的原行星盤有類似於太陽的塵埃數量,可以讓行星形成。
  • 沒有靠近的伴星(軌道週期為十天或更短),因為這樣的伴星會激化恆星的活動。

類太陽恆星不能滿足更嚴謹的孿生太陽標準,在50光年距離之內的類太陽恆星以距離的遞增列於下表:

恆星名稱 J2000座標[4] 距離[4]
(ly)
恆星
分類
[4]
溫度
(K)
金屬量
(dex)
註解
赤經 赤緯
半人馬座α A 14h 39m 36.5s -60° 50′ 02″ 4.37 G2V 5,847 +0.24 [8]
半人馬座α B 14h 39m 35.0s -60° 50′ 14″ 4.37 K1V 5,316 +0.25 [8]
蛇夫座70 A 18h 05m 27.3s +02° 30′ 00″ 16.6 K0V 5,314 –0.02 [9]
天龍座σ 19h 32m 21.6s +69° 39′ 40″ 18.8 K0V 5,297 –0.20 [10]
仙后座ηA 00h 49m 06.3s +57° 48′ 55″ 19.4 G0V 5,941 –0.17 [11]
雙魚座107 01h 42m 29.8s +20° 16′ 07″ 24.4 K1V 5,242 –0.04 [7][12]
獵犬座β 12h 33m 44.5s +41° 21′ 27″ 27.4 G0V 5,930 -0.30 [7]
室女座61 13h 18m 24.3s -18° 18′ 40″ 27.8 G5V 5,558 –0.02 [5]
杜鵑座ζ 00h 20m 04.3s –64° 52′ 29″ 28.0 F9.5V 5,956 –0.14 [6]
獵戶座ψ¹ A 05h 54m 23.0s +20° 16′ 34″ 28.3 G0V 5,902 –0.16 [7]
后髮座β 13h 11m 52.4s +27° 52′ 41″ 29.8 G0V 5,970 –0.06 [7]
HR 4523A 11h 46m 31.1s –40° 30′ 01″ 30.1 G5V 5,629 –0.29 [5]
大熊座61 11h 41m 03.0s +34° 12′ 06″ 31.1 G8V 5,483 –0.12 [7]
HR 4458A 11h 34m 29.5s –32° 49′ 53″ 31.1 K0V 5,629 –0.29 [5]
HR 511 01h 47m 44.8s +63° 51′ 09″ 32.8 K0V 5,333 +0.05 [7]
蒼蠅座α 06h 10m 14.5s –74° 45′ 11″ 33.1 G5V 5,594 +0.10 [6]
網罟座ζ1 03h 17m 46.2s -62° 34′ 31″ 39.5 G3-5V 5,733 -0.22 [6]
網罟座ζ2 03h 18m 12.8s -62° 30′ 23″ 39.5 G2V 5,843 -0.23 [6]
巨蟹座55 08h 52m 35.81s +28° 19′ 51″ 40.3 G8V 5,235 +0.25 [11]
HD 69830 08h 18m 23.9s -12° 37′ 56″ 40.6 K0V 5,410 -0.03 [6]
HD 10307 01h 41m 47.1s +42° 36′ 48″ 41.2 G1.5V 5,848 -0.05 [7]
HD 147513 16h 24m 01.3s -39° 11′ 35″ 42.0 G1V 5,858 +0.03 [5]
波江座58 04h 47m 36.3s -16° 56′ 04″ 43.3 G3V 5,868 +0.02 [6]
仙女座εA 01h 36m 47.8s +41° 24′ 20″ 44.0 F8V 6,212 +0.13 [6]
HD 211415 A 22h 18m 15.6s –53° 37′ 37″ 44.4 G1-3V 5,890 -0.17 [6]
大熊座47 10h 59m 28.0s +40° 25′ 49″ 45.9 G1V 5,954 +0.06 [6]
天爐座αA 03h 12m 04.3s -28° 59′ 21″ 46.0 F6V 6,275 -0.19 [6]
巨蛇座φA 15h 44m 01.8s +02° 30′ 55″ 47.9 G5V 5,636 -0.03 [7]
HD 84117 09h 42m 14.4s –23° 54′ 56″ 48.5 F8V 6,167 –0.03 [6]
HD 4391 00h 45m 45.6s –47° 33′ 07″ 48.6 G3V 5,878 –0.03 [6]
小獅座20 10h 01m 00.7s +31° 55′ 25″ 49.1 G3 V 5,741 +0.20 [7]
鳳凰座ν 01h 15m 11.1s –45° 31′ 54″ 49.3 F8V 6,140 +0.18 [6]
飛馬座51 22h 57m 28.0s +20° 46′ 08″ 50.9 G2.5IVa 5,804 +0.20 [6]

孿生太陽[编辑]

這些恆星與太陽更為相似,它們要具備以下的性質[1]

  • 與太陽的溫度差異小於50K(大約是5720至5830K)。
  • 金屬量為太陽的89—112% (± 0.05 dex),意味著這些恆星的原行星盤會有幾乎同的塵埃量以形成行星。
  • 沒有恆星的伴星,因為太陽本身是孤獨的。
  • 與太陽的年齡差距在10億年內(大約35億至56億)

以下是已知滿足這些條件,最接近孿生太陽的恆星(太陽被列入以便進行比較):

恆星名稱 J2000座標[4] 距離[4]
(ly)
恆星
分類
[4]
溫度
(K)
金屬量
(dex)
年齡
(十億年)
註解
赤經 赤緯
太陽 0.00 G2V 5,778 +0.00 4.6 [13]
天蝎座18 16h 15m 37.3s –08° 22′ 06″ 45.1 G2Va 5,835 +0.04 4.2 [14]
HD 44594 06h 20m 06.1s -48° 44′ 29″ 84 G3V 5,840 +0.15 4.1 [15]
HD 150248 88 G2 5,750 -0.04 6.2 [16]
HD 164595 91 G2 5,790 -0.04 4.5 [16]
HD 195034 20h 28m 11.8s +22° 07′ 44″ 92 G5 5,760 -0.04 2.9 [17]
HD 117939 98 G3 5,765 -0.10 6.1 [16]
HD 138573 15h 32m 43.7s +10° 58′ 06″ 101 G5IV-V 5,750 0.0 5.6 [18][16]
HD 142093 15h 52m 00.6s +15° 14′ 09″ 103 G2V 5,841 –0.15 1.3 [18]
HD 71334 124 G2 5,710 -0.06 5.1 [16]
HD 98618 11h 21m 29.1s +58° 29′ 04″ 126 G5V 5,851 +0.03 4.2 [14]
HD 98649 137 G3 5,775 -0.02 4.7 [16]
HD 134664 140 G3 5,820 0.13 2.6 [16]
HD 143436 16h 00m 18.8s +00° 08′ 13″ 141 G0 5,768 +0.00 3.8 [18]
HD 129357 14h 41m 22.4s +29° 03′ 32″ 154 G2V 5,749 –0.02 8.2 [18]
HD 118598 160 G2 5,755 0.02 4.3 [16]
HD 133600 15h 05m 13.2s +06° 17′ 24″ 171 G0 5,808 +0.02 6.3 [14]
HD 115382 176 G1 5,775 -0.08 6.1 [16]
Goromladen 200 G2V 5,778 0.00 4.6
HD 101364 11h 40m 28.5s +69° 00′ 31″ 208 G5V 5,795 +0.02 3.5 [14][19]
BD +15 3364 209 G2 5,785 0.07 3.8 [16]
HD 197027 20h 41m 54.6s -27° 12′ 57.4″ 250 G3V 5,723 -0.013 8.2 [20]
YBP 1194 08h 51m 00.807s +11° 48′ 52.76″ 2934 G5V 5,780 +0.023 4.2 [21]

一些其他的恆星有時也會被題為孿生太陽的候選者,尤其是:常陳四(獵犬座β,請參閱Turnbull和Tarter)、雙子座37 (參見Turnbull和Tarter)和天鵝座16 B(Porto de Mello et al. 2000)。然而,這三顆的溫度和/或光度都太高了,不能成為真正的孿生太陽。而且,常陳四和天樽增一(雙子座37)的金屬量與孿生太陽相較也都太低。最後,奚仲四B(天鵝座16 B )是分離得很遠的聯星系統,並且要做為孿生太陽,年齡也太大了(至少已有70-80億歲)。常陳四比較適合歸類在前述的太陽相似體。

適居性[编辑]

孿生太陽的另一種定義是適居恆星 -一顆恆星的性質特別適合類似地球的行星。這些性質包括穩定性、質量、年齡、金屬量和鄰近的夥伴。

  • 年齡至少30億歲
  • 位於在主序帶上
  • 是非變異性的恆星
  • 擁有類地行星
  • 支援動力學穩定的適居帶

這需要恆星在主序帶上停留的時間至少在30億年以上,質量不能超過1.5倍的太陽質量,對應到最熱的光譜型態為F5V。這樣的恆星,在結束主序帶的命十,絕對星等可以達到2.5等,或是太陽的8.55倍[22]

在理想的情況下,非變異性是指變異性低於1%,但在實際上達到3%依然是可接受的範圍內。一顆恆星的適居帶會由於伴星與軌道的離心率,造成輻照度的變異,也是一個問題[22]

多星系統中的類地行星,由於含有三顆或更多恆星的系統,是不可能有長期穩定的軌道。在聯星系統中,穩定的軌道是兩種型式之一:S型(衛星或是拱星)軌道是環繞其中一顆恆星;和P型(行星或聯星)軌道,環繞著整個聯星系統。離心木星也可能干擾適居帶中的行星軌道[22]

金屬量至少是太陽的40%([Fe/H] = -0.4)是形成類似地球的行星所必要的條件。高金屬量與熱木星的形成有著密切關聯性,但這與生命無絕對的關係。像是一些氣體巨行星最終有環繞著自己的軌道適居帶,也可能有類似地球的衛星[22]

一個類似此種恆星的例子是HD 70642[23]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

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進階讀物[编辑]

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  • M. C. Turnbull & J. C. Tarter. Target Selection for SETI. II. Tycho-2 Dwarfs, Old Open Clusters, and the Nearest 100 Stars. The Astrophysical Journal Supplement Series. 2003, 149 (2): 423–436. Bibcode:2003ApJS..149..423T. doi:10.1086/379320. 
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