类太阳恒星
与太阳相似的
这三种与太阳相似度类型的定义,反映出天文观测技术的演变。起初,太阳型恒星的定义只是考虑与太阳最接近的相似性。然后,观测技术的改善可以提供更精确的关键测量,像是温度,可以筛检出与太阳更为相似的恒星。最后,在技术上的改善使精确度持续的提升,孪生太阳是与太阳几乎完全相同的恒星。
太阳的相似度可以检查一些得到的数值 -像是温度,可以从色指数推导,较之下,只有太阳的温度是可以经由直接的测量获得,是唯一确认无误的。对于和太阳不同的恒星,就不会进行交叉的比对。
太阳型恒星
太阳(左)与相似但规模略小些,活动也较弱的天仓五(右)比较。
这些恒星大致上与太阳相似,它们都是主序星,B-V色指数在0.48至0.80之间,而太阳的B-V色指数为0.65。或者,可以使用基于光谱类型的定义,如从F8 V至K2 V,这将对应于0.50至1.00的B-V色指数。这样的类太阳恒星清单将会相当广泛,大约有10%的恒星会适合这样的定义。
太阳型恒星显示它们的自转速率和色球活动(如钙的H和K线的发射)与日冕活动(例如X射线辐射)之间有高度的相关性。当太阳型恒星因为主序星生命期中的磁制动而降低自转速率,这些也与年龄有粗略的相关性。Mamajek和Hillenbrand (2008)曾经以它们的色球活动为基础(通过衡量钙的H和K发射谱线)估计距离在16秒差距内的108颗太阳型(F8V — K2V)主序恒星的年龄。
下表列出基于目前的测量,在50光年的距离内,类太阳恒星中满足太阳型恒星的样品。
太阳相似体
这些恒星是在光度计的测量下与太阳相似,有以下的性质:
与太阳的温度差异在500 K以内(大约在5,200至6,300K)
金属量是太阳的50—200%(± 0.3dex),意味着这些恒星的原行星盘有类似于太阳的尘埃数量,可以让行星形成。
没有靠近的伴星(轨道周期为十天或更短),因为这样的伴星会激化恒星的活动。
类太阳恒星不能满足更严谨的孪生太阳标准,在50光年距离之内的类太阳恒星以距离的递增列于下表:
孪生太阳
这些恒星与太阳更为相似,它们要具备以下的性质:
与太阳的温度差异小于50K(大约是5720至5830K)。
金属量为太阳的89—112% (± 0.05dex),意味着这些恒星的原行星盘会有几乎同的尘埃量以形成行星。
没有恒星的伴星,因为太阳本身是孤独的。
与太阳的年龄差距在10亿年内(大约35亿至56亿)
以下是已知满足这些条件,最接近孪生太阳的恒星(太阳被列入以便进行比较):
一些其他的恒星有时也会被题为孪生太阳的候选者,尤其是:常陈四(猎犬座β,请参阅Turnbull和Tarter)、双子座37(参见Turnbull和Tarter)和天鹅座16 B(Porto de Mello et al. 2000)。然而,这三颗的温度和/或光度都太高了,不能成为真正的孪生太阳。而且,常陈四和天樽增一(双子座37)的金属量与孪生太阳相较也都太低。最后,奚仲四B(天鹅座16 B )是分离得很远的联星系统,并且要做为孪生太阳,年龄也太大了(至少已有70-80亿岁)。常陈四比较适合归类在前述的太阳相似体。
适居性
孪生太阳的另一种定义是适居恒星 -一颗恒星的性质特别适合类似地球的行星。这些性质包括稳定性、质量、年龄、金属量和邻近的伙伴。
年龄至少30亿岁
位于在主序带上
是非变异性的恒星
拥有类地行星
支援动力学稳定的适居带
这需要恒星在主序带上停留的时间至少在30亿年以上,质量不能超过1.5倍的太阳质量,对应到最热的光谱型态为F5V。这样的恒星,在结束主序带的命十,绝对星等可以达到2.5等,或是太阳的8.55倍。
在理想的情况下,非变异性是指变异性低于1%,但在实际上达到3%依然是可接受的范围内。一颗恒星的适居带会由于伴星与轨道的离心率,造成辐照度的变异,也是一个问题。
在多星系统中的类地行星,由于含有三颗或更多恒星的系统,是不可能有长期稳定的轨道。在联星系统中,稳定的轨道是两种型式之一:S型(卫星或是拱星)轨道是环绕其中一颗恒星;和P型(行星或联星)轨道,环绕着整个联星系统。离心木星也可能干扰适居带中的行星轨道。
金属量至少是太阳的40%([Fe/H] = -0.4)是形成类似地球的行星所必要的条件。高金属量与热木星的形成有着密切关联性,但这与生命无绝对的关系。像是一些气体巨行星最终有环绕着自己的轨道适居带,也可能有类似地球的卫星。
一个类似此种恒星的例子是HD 70642。
相关条目
适居恒星表(HabCat)
List of nearest bright stars
临近恒星列表
恒星距离列表
行星适居性
太空殖民
进阶读物
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