[Ludo_Ed]

Физики рассказали об особенностях фотосинтеза на «Татуинах»

Ученые изучили световой режим на планетах двойных звезд



Коллектив ученых из Великобритании провел теоретическое моделирование освещенности и циклов дня и ночи на планетах, которые вращаются вокруг двойных звезд. Работа будет опубликована в журнале International Journal of Astrobiology, в настоящий момент ее можно прочитать в препринте авторов.

Ученые использовали математическую модель, которая описывает две звезды с известными массами, вращающиеся вокруг их центра масс. Исследуемая гипотетическая планета-прототип Земли также двигалась вокруг центра масс по кеплеровской траектории с заданными периодом обращения, наклонением и углом по отношению к плоскости вращения звезд. В результате моделирования были получены диаграммы локальной освещенности поверхности планеты в полном диапазоне широты и долготы, а также графики зависимости полной освещенности от времени (то есть периоды дня и ночи).

Объектом моделирования стали гипотетические планеты, вращающиеся вокруг двойных разделенных звезд в системах Кеплер-16 и Кеплер-47 в созвездии Лебедя. Они были выбраны потому, что в этих системах обнаружены как минимум по одной планете, причем в системе Кеплер-47 одна из планет находится в «живой зоне».

Для планеты в системе Кеплер-16 результаты моделирования мало отличаются от аналогичных для систем с одной звездой, особенно в случае, когда наклонение и эксцентриситет орбиты малы. С увеличением данных параметров возникает ряд необычных особенностей: например, в течение года один из полюсов планеты будет получать существенно больше тепла, чем другой, причем от года к году полюса в этом отношении меняются между собой. Это связано с соотношением периода вращения звезд вокруг центра масс и периодами собственного вращения планеты и ее обращения вокруг звезд.

Еще более удивительным результатом является тот факт, что темное время суток на планете в сумме занимает не половину периода обращения, как в случае с системами с одной звездой, а существенно меньше времени, чем светлое. Разница составляет вплоть до девяти дней за год. Конкретная цифра сильно зависит от положения конкретной точки на поверхности планеты. Особенно заметна разница в суммарном времени темного и светлого периода между полюсами и экватором.

В случае системы Кеплер-47 эффект от наличия двух солнц заметен гораздо меньше, так как одна из звезд гораздо больше другой (в системе Кеплер-16 они были примерно одинаковыми). Из-за большого отношения звездных масс эффект от затмения малой звездой большой звезды оказывается пренебрежимо мал. Аналогичные диаграммы освещенности и смены дня и ночи оказываются существенно ближе к случаю систем с одним солнцем.

Далее ученые оценили, какой эффект необычный характер освещенности может оказать на живые организмы, особенно на растения. Основой их жизнедеятельности является фотосинтез, который, в свою очередь, напрямую зависит от освещенности. Авторы приходят к выводу, что растениям придется приспособиться не только к ритму смены для и ночи, но и — в зависимости от географии произрастания — к некоторым более сложным ритмам, зависящим от параметров конкретной звездной системы.

Примеры такого приспосабливания существует: многие живые организмы адаптируются, помимо суточных, к ритмам приливов (период 12,4 часа), полулунным (14,8 дней) и лунным циклам (29,5 дней) — и это не считая смены сезонов. Живые организмы приспосабливаются и к смене спектрального состава освещения. Лучший пример тому — бактерии, проживающие на разных глубинах океана.

Как считают авторы работы, исследование двойных звездных систем с точки зрения условий для жизни представляет большой интерес, так как в настоящий момент из приблизительно восьмиста обнаруженных экзопланет около семидесяти обращаются вокруг двойных звезд, некоторые даже находятся в пределах «живой зоны».

Физики рассказали об особенностях фотосинтеза на «Татуинах»