Analogique solaire - Solar analog

Cette illustration compare le Soleil un peu plus grand et plus chaud (à gauche) à l'étoile relativement inactive Tau Ceti.

Étoile de type solaire , analogues solaires (également les analogues ) et les jumeaux solaires sont des étoiles qui sont particulièrement similaires au DIM. . La classification stellaire est une hiérarchie dans laquelle le jumeau solaire ressemble le plus au Soleil, suivi de l'analogue solaire, puis du type solaire. Les observations de ces étoiles sont importantes pour mieux comprendre les propriétés du Soleil par rapport aux autres étoiles et l'habitabilité des planètes.

Par similitude avec le Soleil

La définition des trois catégories par leur similitude avec le Soleil reflète l'évolution des techniques d'observation astronomique. À l'origine, le type solaire était le plus proche que la similitude avec le Soleil puisse être définie. Plus tard, des techniques de mesure plus précises et des observatoires améliorés ont permis une plus grande précision des détails clés comme la température, permettant la création d'une catégorie analogique solaire pour les étoiles particulièrement similaires au Soleil. Plus tard encore, des améliorations continues de la précision ont permis la création d'une catégorie de jumeaux solaires pour des matchs presque parfaits.

La similitude avec le Soleil permet de vérifier des quantités dérivées, telles que la température, qui est dérivée de l'indice de couleur, par rapport au Soleil, la seule étoile dont la température est connue avec certitude. Pour les étoiles qui ne sont pas similaires au Soleil, ce recoupement ne peut pas être effectué.

Type solaire

Le Soleil (à gauche) comparé au Tau Ceti similaire mais légèrement plus petit et moins actif (à droite)

Ces étoiles sont globalement similaires au Soleil. Ce sont des étoiles de la séquence principale avec une couleur B−V comprise entre 0,48 et 0,80, le Soleil ayant une couleur B−V de 0,65. Alternativement, une définition basée sur le type spectral peut être utilisée, telle que F8V à K2V , qui correspondrait à une couleur B−V de 0,50 à 1,00. Cette définition correspond à environ 10% des étoiles, donc une liste d'étoiles de type solaire serait assez longue.

Les étoiles de type solaire présentent un comportement fortement corrélé entre leurs taux de rotation et leur activité chromosphérique (par exemple, l'émission de la ligne de calcium H & K) et l'activité coronale (par exemple, l'émission de rayons X). freinage magnétique , ces corrélations permettent de dériver des âges approximatifs. Mamajek & Hillenbrand (2008) ont estimé les âges des 108 étoiles de la séquence principale de type solaire (F8V-K2V) à moins de 52 années-lumière (16 parsecs) du Soleil en fonction de leur activité chromosphérique (mesurée via Ca, H, et K raies d'émission).

Le tableau suivant montre un échantillon d'étoiles de type solaire à moins de 50 années-lumière qui satisfont presque aux critères des analogues solaires (couleur B-V entre 0,48 et 0,80), sur la base des mesures actuelles (le Soleil est répertorié à titre de comparaison) :

Échantillon d'étoiles de type solaire
Identifiant Coordonnées J2000 Distance
(ly)

Classe stellaire
Température
(K)
Metallicité
(dex)
Âge
( Gyr )
Remarques
Ascension droite Déclinaison
soleil - - 0,0000158 G2V 5778 +0.00 4.6
Alpha Centauri A  15 h 49 m 36.49400 s −60° 50′ 02.3737″ 4.37 G2V 5790 +0.20 4.4
Alpha Centauri B 4.37 K0V 5260 4.4
Epsilon Eridani  -09 h 27 m 29,7 s 03° 32′ 55,8″ 10.4 K2V 5084 -0,13 400-800
Tau Ceti  01 h 44 m 04.1 s −15° 56′ 15″ 11.9 G8V 5344 –0,52 5.8
82 Éridani  03 h 19 m 55,7 s −43° 04′ 11,2″ 19,8 G8V 5338 –0,54 6.1
Delta Pavonis  20 h 08 m 43,6 s −66° 10′ 55″ 19,9 G8IV 5604 +0.33 ~7
V538 Auriges  05 h 41 m 20,3 s +53° 28′ 51,8″ 39,9 K1V 5257 −0.20 3.7
HD 14412  02 h 18 m 58,5 s −25° 56′ 45″ 41,3 G5V 5432 −0.46 9.6
HR 4587  12 h 00 m 44,3 s −10° 26′ 45.7″ 42,1 G8IV 5538 0,18 8.5
HD 172051  18 h 38 m 53,4 s −21° 03′ 07″ 42,7 G5V 5610 −0.32 4.3
72 Herculis  17 h 20 m 39,6 s +32° 28′ 04″ 46,9 G0V 5662 −0.37 5
HD 196761  20 h 40 m 11,8 s −23° 46′ 26″ 46,9 G8V 5415 −0.31 6.6
Nu² Lupi  15 h 21 m 48,1 s −48° 19′ 03″ 47,5 G4V 5664 −0.34 10.3

Analogique solaire

Ces étoiles sont photométriquement similaires au Soleil, ayant les qualités suivantes :

  • Température à moins de 500 K de celle du Soleil (5278 à 6278 K)
  • Metallicité de 50 à 200 % (± 0,3 dex ) de celle du Soleil, ce qui signifie que le disque protoplanétaire de l'étoile aurait eu des quantités similaires de poussière à partir desquelles les planètes pourraient se former
  • Pas de compagnon proche (période orbitale de dix jours ou moins), car un tel compagnon stimule l'activité stellaire

Les analogues solaires ne répondant pas aux critères plus stricts des jumeaux solaires incluent, dans un rayon de 50 années-lumière et par ordre de distance croissante (le Soleil est répertorié à titre de comparaison.):

Identifiant Coordonnées J2000 Distance
(ly)

Classe stellaire
Température
(K)
Metallicité
(dex)
Âge
( Gyr )
Remarques
Ascension droite Déclinaison
soleil - - 0,0000158 G2V 5 778 +0.00 4.6
Sigma Draconis  19 h 32 m 21,6 s +69° 39′ 40″ 18,8 G9–K0 V 5 297 −0.20 4.7
Beta Canum Venaticorum  12 h 33 m 44,5 s +41° 21′ 27″ 27,4 G0V 5 930 -0,30 6.0
61 Virginie  13 h 18 m 24,3 s −18° 18′ 40″ 27.8 G5V 5 558 -0,02 6.3
Zeta Tucanae  00 h 20 m 04.3 s –64° 52′ 29″ 28,0 F9.5V 5 956 −0.14 2.5
Beta Comae Bérénices  13 h 11 m 52,4 s +27° 52′ 41″ 29,8 G0V 5 970 −0,06 2.0
61 Ursae Majoris  11 h 41 m 03.0 s +34° 12′ 06″ 31.1 G8V 5 483 −0.12 1,0
HR 511  01 h 47 m 44,8 s +63° 51′ 09″ 32,8 K0V 5 333 +0.05 3.0
Alpha Mensae  06 h 10 m 14,5 s –74° 45′ 11″ 33.1 G5V 5 594 +0.10 5.4
HD 69830  08 h 18 m 23,9 s −12° 37′ 56″ 40.6 K0V 5 410 −0,03 10.6
HD 10307  01 h 41 m 47,1 s +42° 36′ 48″ 41,2 G1.5V 5 848 −0,05 7.0
HD 147513  16 h 24 m 01.3 s −39° 11′ 35″ 42,0 G1V 5 858 +0.03 0,4
58 Éridani  04 h 47 m 36,3 s −16° 56′ 04″ 43,3 G3V 5 868 +0.02 0,6
47 Ursae Majoris  10 h 59 m 28,0 s +40° 25′ 49″ 45,9 G1V 5 954 +0.06 6.0
Serpentis psi  15 h 44 m 01.8 s +02° 30′ 54.6″ 47,8 G5V 5 683 0,04 3.2
HD 84117  09 h 42 m 14,4 s –23° 54′ 56″ 48,5 F8V 6 167 −0,03 3.1
HD 4391  00 h 45 m 45,6 s –47° 33′ 07″ 48,6 G3V 5 878 −0,03 1.2
20 Léonis Minoris  10 h 01 m 00.7 s +31° 55′ 25″ 49,1 G3V 5 741 +0.20 6.5
Nu Phénicis  01 h 15 m 11.1 s –45° 31′ 54″ 49,3 F8V 6 140 +0.18 5.7
51 Pégase  22 h 57 m 28,0 s +20° 46′ 08″ 50,9 G2.5IVa 5 804 +0.20 7.0

Jumeau solaire

À ce jour, aucun jumeau solaire qui correspond exactement au Soleil n'a été trouvé. Cependant, certaines étoiles sont très proches de celles du Soleil et sont ainsi considérées comme des jumeaux solaires par les membres de la communauté astronomique. Un jumeau solaire exact serait une étoile G2V avec une température de surface de 5 778 K, vieille de 4,6 milliards d'années, avec la métallicité correcte et une variation de luminosité solaire de 0,1 % . Les étoiles âgées de 4,6 milliards d'années sont à l'état le plus stable. Une métallicité et une taille appropriées sont également très importantes pour une faible variation de luminosité.

Classification spectrale Morgan-Keenan des étoiles. Le type d'étoile le plus courant dans l'univers sont les naines M, 76%. Le soleil est une étoile de classe G (G2V) vieille de 4,6 milliards d'années et est plus massive que 95% de toutes les étoiles. Seulement 7,6% sont des étoiles de classe G

Les étoiles ci-dessous ressemblent davantage au Soleil et possèdent les qualités suivantes :

  • Température à moins de 50 K de celle du Soleil (5728 à 5828 K) (à moins de 10 K du Soleil (5768-5788 K)).
  • Metallicité de 89-112% (± 0,05 dex ) de celle du Soleil, ce qui signifie que le proplyd de l'étoile aurait eu presque exactement la même quantité de poussière pour la formation planétaire
  • Pas de compagnon stellaire, car le Soleil lui-même est une étoile solitaire
  • Un âge à moins de 1 milliard d'années de celui du Soleil (3,6 à 5,6 Ga)

Voici les étoiles connues qui satisfont le plus aux critères d'un jumeau solaire. Le Soleil est répertorié à titre de comparaison. Les cases en surbrillance sont hors de portée pour un jumeau solaire. L'étoile a peut-être été notée comme jumelle solaire dans le passé, mais est plutôt un analogue solaire.

Identifiant Coordonnées J2000 Distance
(ly)

Classe stellaire
Température
(K)
Metallicité
(dex)
Âge
( Gyr )
Remarques
Ascension droite Déclinaison
soleil - - 0,0000158 G2V 5 778 +0.00 4.6
18 Scorpions  16 h 15 m 37,3 s –08° 22′ 06″ 45,1 G2Va 5 433 −0,03 2.9
HD 150248  16 h 41 m 49,8 s –45° 22′ 07″ 88 G2 5 750 −0,04 6.2
HD 164595  18 h 00 m 38,9 s +29° 34′ 19″ 91 G2 5 810 −0,06 4.5
HD 195034  20 h 28 m 11,8 s +22° 07′ 44″ 92 G5 5 760 −0,04 2.9
HD 117939  13 h 34 m 32,6 s –38° 54′ 26″ 98 G3 5 730 −0.10 6.1
HD 138573  15 h 32 m 43,7 s +10° 58′ 06″ 99 G5IV–V 5 757 +0.00 7.1
HD 71334  08 h 25 m 49,5 s −29° 55′ 50″ 124 G2 5 701 -0,075 8.1
HD 98649  11 h 20 m 51.769 s –23° 13′ 02″ 135 G4V 5 759 -0,02 2.3
HD 143436  16 h 00 m 18,8 s +00° 08′ 13″ 141 G0 5 768 +0.00 3.8
HD 129357  14 h 41 m 22,4 s +29° 03′ 32″ 154 G2V 5 749 -0,02 8.2
HD 133600  15 h 05 m 13,2 s +06° 17′ 24″ 171 G0 5 808 +0.02 6.3
HANCHE 11915  02 h 33 m 49.02 s −19° 36′ 42,5″ 190 G5V 5 760 –0,059 4.1
HD 101364  11 h 40 m 28,5 s +69° 00′ 31″ 208 G5V 5 795 +0.02 7.1
HD 197027  20 h 41 m 54,6 s –27° 12′ 57″ 250 G3V 5 723 -0,013 8.2
Kepler-452  19 h 44 m 00.89 s +44° 16′ 39,2″ 1400 G2V 5 757 +0.21 6.0
YBP 1194  08 h 51 m 00.8 s +11° 48′ 53″ 2934 G5V 5 780 +0.023 ~ 4,2

D'autres étoiles sont parfois citées comme candidates solaires jumelles telles que : Beta Canum Venaticorum ; cependant il a des métallicités trop faibles (−0,21) pour le jumeau solaire. 16 Cygni B est parfois noté comme jumeau, mais fait partie d'un système d'étoiles triples et est très ancien pour un jumeau solaire à 6,8 Ga. Deux candidats frères solaires (âge, métallicité et cinématique similaires) sont Gaia DR2 1927143514955658880 et 1966383465746413568.

Par habitabilité potentielle

Une autre façon de définir le jumeau solaire est d'être « habstar », une étoile dont les qualités sont considérées comme particulièrement hospitalières pour une planète abritant la vie. Les qualités considérées comprennent la variabilité, la masse, l'âge, la métallicité et les compagnons proches.

  • Au moins 0,5 à 1 milliard d'années
  • Sur la séquence principale
  • Non variable
  • Capable d'héberger des planètes telluriques
  • Soutenir une zone habitable dynamiquement stable
  • 0-1 étoiles compagnes stellaires non larges.

L'exigence que l'étoile reste sur la séquence principale pendant au moins 0,5-1 Ga fixe une limite supérieure d'environ 2,2-3,4 masses solaires, correspondant au type spectral le plus chaud de A0 - B7V . De telles étoiles peuvent être 100 fois plus brillantes que le Soleil. La vie de type tardigrade (en raison du flux UV) pourrait potentiellement survivre sur des planètes en orbite autour d'étoiles aussi chaudes que B4V, avec une durée de vie de la séquence principale de 0,1 Ga (100 Ma), une masse d'environ 10  M et une température de 20 000 K.

La non-variabilité est idéalement définie comme une variabilité inférieure à 1 %, mais 3 % est la limite pratique en raison des limites des données disponibles. La variation de l'éclairement énergétique dans la zone habitable d'une étoile due à une étoile compagnon avec une orbite excentrique est également une préoccupation.

Les planètes terrestres dans les systèmes stellaires multiples , celles contenant trois étoiles ou plus, ne sont pas susceptibles d'avoir des orbites stables à long terme. Les orbites stables dans les systèmes binaires prennent l'une des deux formes suivantes : les orbites de type S (satellites ou circumbinaires) autour d'une des étoiles et les orbites de type P (planétaires ou circumbinaires) autour de l'ensemble de la paire binaire. Les Jupiters excentriques peuvent également perturber les orbites des planètes dans les zones habitables.

Une métallicité d'au moins 40 % solaire ([Fe/H] = -0,4) est requise pour la formation d'une planète tellurique semblable à la Terre. Une métallicité élevée est fortement corrélée à la formation de Jupiters chauds , mais ce ne sont pas des barrières absolues à la vie, car certaines géantes gazeuses finissent par orbiter elles-mêmes dans la zone habitable et pourraient potentiellement héberger des lunes semblables à la Terre.

Un exemple d'une telle étoile est HD 70642  , un G5V, à une température de 5533K, mais est beaucoup plus jeune que le soleil, à 1,9 milliard d'années.

Un autre exemple serait HIP 11915 , qui a un système planétaire contenant une planète semblable à Jupiter en orbite à une distance similaire à celle de la planète Jupiter dans le système solaire. Pour renforcer les similitudes, l'étoile est de classe G5V, a une température de 5750 K, a une masse et un rayon semblables à ceux du soleil, et n'a que 500 millions d'années plus jeune que le Soleil. Ainsi, la zone habitable s'étendrait dans la même zone que la zone du système solaire, autour de 1 UA. Cela permettrait à une planète semblable à la Terre d'exister autour de 1 UA.

Voir également

Notes de bas de page

Les références

Lectures complémentaires