Звезда, которая старше Солнца: загадка оранжевого карлика Gliese 892

Международная группа астрофизиков под руководством Жерома Бетризея из Цюрихского университета провела детальный анализ близкой к нам звезды HD 219134, вокруг которой вращается компактная система из нескольких планет. Ученые обнаружили, что расхождение между радиусом звезды, полученным с помощью астеросейсмологии (изучения колебаний звезды) и самым точным интерферометрическим измерением 2026 года, не является реальной астрофизической проблемой, а скорее всего вызвано недооценкой погрешностей в более ранних интерферометрических измерениях. Работа опубликована в виде препринта на arXiv и принята к публикации в Astronomy and Astrophysics.

Звезда HD 219134 (Gliese 892), также известная как HR 8832 или TOI-1469, находится всего в 6,54 парсека от нас — это один из ближайших к Солнцу оранжевых карликов, возле которого вращаются как минимум шесть планет. Система уже давно привлекает внимание астрономов: она яркая, хорошо изученная и содержит две транзитные суперземли, а также несколько более массивных планет на широких орбитах.

Однако в последние годы вокруг этой звезды разгорелся научный спор. Новые интерферометрические измерения дали радиус звезды, который плохо согласовывался с данными о ее колебаниях, полученными с помощью спектрографа Keck Planet Finder. Разница казалась настолько значительной, что некоторые исследователи начали говорить о возможной проблеме в наших представлениях о строении оранжевых карликов. Авторы новой работы решили разобраться в этом противоречии, применив сразу два независимых подхода: прямое моделирование колебаний звезды и сейсмические инверсии, метод, который позволяет заглянуть внутрь звезды и проверить, насколько хорошо стандартная физика описывает ее структуру.

В основе работы лежат 25 частот акустических колебаний HD 219134, измеренных ранее. К ним добавили спектроскопические данные о температуре и содержании тяжелых элементов, а также данные о светимости. Интерферометрические измерения радиуса сознательно не использовали в качестве основного ограничения, поскольку два последних независимых измерения противоречили друг другу: одно давало радиус 0,728 солнечного, другое 0,783 солнечного.

Вместо этого ученые построили двенадцать различных наборов исходных данных, включающих или исключающих разные интерферометрические измерения, и для каждого набора провели моделирование с помощью программного комплекса AIMS, который подбирает наилучшую модель звезды, сравнивая теоретические частоты колебаний с наблюдаемыми. Дополнительно были выполнены сейсмические инверсии, метод, который не просто подбирает модель, а напрямую проверяет, насколько внутренняя структура звезды, предсказанная моделью, соответствует наблюдаемым колебаниям. Это позволило не только уточнить параметры звезды, но и оценить систематические ошибки, связанные с выбором физических допущений.

Оказалось, что модели, в которые в качестве ограничения закладывался радиус, полученный в 2026 году, систематически приводят к нефизическим значениям начального содержания гелия — ниже того уровня, который существовал во Вселенной сразу после Большого взрыва. Это верный признак того, что стандартная физика не может одновременно описать колебания звезды и столь малый радиус. Сейсмические инверсии напрямую отбросили такие модели, показав, что их внутренняя структура плохо согласуется с наблюдаемыми частотами. В то же время радиус, полученный в 2019 году (0,728 солнечного), оказался совместим с сейсмическими данными, хотя и немного меньше предпочтительного значения.

Авторы пришли к выводу, что наиболее вероятная причина расхождения это недооценка систематических ошибок в интерферометрических измерениях 2026 года, несмотря на их высокую формальную точность. Итоговые параметры звезды: масса 0,779 солнечной, радиус 0,753 солнечного, возраст 8,92 миллиарда лет. Эти значения хорошо согласуются с результатами большинства независимых групп, участвовавших в параллельном анализе, но отличаются от возраста, полученного ранее без учета диффузии химических элементов в недрах звезды. Авторы подчеркивают, что пренебрежение диффузией приводит к завышению возраста примерно на 15 процентов, что превышает статистическую точность современных измерений.

В системе HD 219134 авторы пересчитали параметры четырех планет. Две внутренние транзитные планеты, b и c, имеют радиусы 1,554 и 1,465 земного, массы 4,608 и 4,244 земной, а их плотности — 6,745 и 7,423 грамма на кубический сантиметр, что указывает на преимущественно железокаменный состав. Орбитальные периоды составляют 3,09 и 6,76 дня, расстояния до звезды — 0,038 и 0,063 астрономической единицы. Обе планеты, скорее всего, полностью потеряли первичные водородно-гелиевые атмосферы из-за мощного излучения звезды.

Две внешние нетранзитные планеты, f и d, известны только по минимальной массе — 7,117 и 15,784 массы Земли соответственно. Их радиусы не измерены, поэтому плотность и сила тяжести приведены как нижние пределы и соответствуют экстремальному случаю чисто железного состава: более 19,47 и 23,10 грамма на кубический сантиметр. Орбитальные периоды — 22,7 и 46,9 дня, расстояния — 0,142 и 0,229 астрономической единицы. Благодаря большей массе и удаленности от звезды эти планеты могли сохранить часть первичных атмосфер.

В итоге главный вывод работы состоит в том, что загадочное расхождение между радиусом HD 219134, полученным разными методами, скорее всего, объясняется не новой физикой, а недостаточно точным учетом систематических ошибок в интерферометрических измерениях. Сейсмические данные и стандартная теория эволюции звезд дали согласованную картину. Полученные параметры делают HD 219134 одним из лучших эталонов для проверки моделей вращения и магнитной активности старых оранжевых карликов, а также для изучения того, как звездная активность влияет на атмосферы планет на протяжении миллиардов лет.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях