Существуют ли планеты похожие на землю. Открыта новая экзопланета, похожая на Землю: космический сосед
Во время работы с высокоточным спектрографом HARPS, установленным в Южной европейской обсерватории (ESO), группа исследователей обнаружила небольшую экзопланету, вращающуюся вокруг красного карлика Росс 128. Астрономы полагают, что ее размеры и температура поверхности очень близки к земным. Что еще интереснее, планета Росс 128 b расположена на расстоянии всего 11 световых лет от Солнечной системы, что делает ее второй из наиболее близких к нам экзопланет после Проксимы b.
Тихая звезда и перспективная планета
«Это открытие стало возможным благодаря десятилетию мониторинга данных HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) вкупе с самыми современными методами анализа информации», рассказывает Никола Астудильо-Дефру из Женевского университета, соавтор статьи о новом открытии. «До сих пор только HARPS демонстрирует такую точность измерений, и вот уже 15 лет остается лучшим «охотником на планеты» в мире», уверяет он.
Команда отмечает, что у большинства красных карликов наблюдаются интенсивные солнечные вспышки, которые обычно буквально сдувают с планет атмосферу и облучают их солнечной радиацией. Однако Росс 128 — это неожиданно «тихая» звезда, у которой такая активность не наблюдается. В результате, его планеты могут оказаться ближайшей к нашей планете точкой для колонизации других звездных систем. В этом заключается особая важность открытия: если в случае всем известной Проксимы b агрессивная звезда могла уничтожить атмосферу планеты и превратить ее в каменистую пустыню, то Росс 128 b дарит человечеству надежду на космическую экспансию.
Значение открытия
Орбита Росса 128 b в 20 раз ближе к звезде, чем расстояние между Землей и Солнцем, однако планета получает лишь в 1,38 раза больше солнечной радиации. Как следствие, температура на ее поверхности не сильно отличается от нашей планеты: в самых холодных точках она не опускается ниже -60 о С, а в самых горячих не поднимается выше 20 о С. Впрочем, ученые пока не уверены, входит ли планета в так называемую «зону Златовласки » — область вокруг звезды, условия которой позволяют воде на планетах существовать в жидком состоянии.
«Благодаря мощным современным телескопам, уже через 10 лет мы сможем увидеть новую планету и охарактеризовать ее атмосферу. В настоящее время мы располагаем лишь теоретическими моделями, а потому не можем с уверенностью сказать, существует ли на поверхности Росса 128 b жидкая вода», объясняет Никола в интервью порталу Futurism.
Когда астрономы обнаружили первую экзопланету вокруг обычной звезды два десятилетия назад, они одновременно радовались и недоумевали: открытая планета 51 Пегас b была в полтора раза массивнее Юпитера, но при этом она располагалась крайне близко к звезде: один оборот совершается ею всего за 4 дня, что сильно быстрее, чем это делает Меркурий, ближайшая к Солнцу планета - он совершает оборот за 88 дней. Теоретики, изучающие образование планет, не видели возможностей по образованию и росту планеты в такой близости к новорожденной звезде. Возможно, это было исключение из правил, но вскоре были обнаружены еще несколько горячих юпитеров, к которым присоединились другие странные планеты: на удлиненных и сильно наклонных орбитах, и даже вращающиеся против направления вращения родительской звезды.
Охота за экзопланетами ускорилась после запуска космического телескопа Кеплер в 2009 году, и 2500 миров, которые он обнаружил, добавили статистические данные для изучения экзопланет - и это принесло еще больше путаницы. Кеплер обнаружил, что наиболее распространенным типом планет в галактике является нечто среднее по размерам между Землей и Нептуном - сверхземли, которые не имеют аналогов в нашей солнечной системе и считались практически невозможными. Современные наземные телескопы улавливают свет непосредственно от экзопланет, вместо того, чтобы обнаруживать их присутствие косвенно, как это делает Кеплер, и эти данные тоже необычны. Были обнаружены гигантские планеты с массой в несколько раз больше массы Юпитера, расстояние от которых до родительских звезд вдвое превышает расстояние от Нептуна до Солнца - то есть они находятся в еще одном регионе, где теоретики считали невозможным рождение больших планет.
«Было очевидно, что с самого начала наблюдения не очень-то укладывались в теорию», - говорит Брюс Макинтош, физик из Стэнфордского университета в Пало-Альто, штат Калифорния. «Никогда не было момента, когда теория подтверждала наблюдения».
Теоретики пытаются создать сценарии «выращивания» планет в местах, которые когда-то считались запретными. Они предвидят, что планеты могут образоваться в гораздо более мобильных и хаотических средах, чем они когда-либо представляли раньше, когда зарождающиеся планеты могут дрейфовать с круговых близких к звезде орбит к более удлиненным и удаленным. Но постоянно расширяющийся зоопарк экзотических планет, который наблюдают исследователи, означает, что каждая новая модель является предварительной. «Каждый день вы можете открыть что-то новое», - говорит астрофизик Томас Хеннинг из Института астрономии им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия. «Это похоже на открытие новых месторождений во времена золотой лихорадки». 
Традиционная модель формирования звезд и их планет восходит к 18 веку, когда ученые предположили, что медленно вращающееся облако пыли и газа может разрушиться под действием его собственной гравитации. Большая часть материала образует шар, который сжимается, разогревается и становится звездой, когда его центр становится достаточно плотным и горячим для начала термоядерных реакций. Гравитация и угловой момент собирает оставшийся материал вокруг протозвезды в плоский газопылевой диск. Частицы материала при движении по этому диску сталкиваются и «склеиваются» электромагнитными силами. В течение нескольких миллионов лет частицы вырастают в зерна, гальки, валуны и, в конечном итоге, в километровые планетезимали.
В этот момент гравитация берет верх, происходят столкновения планетезималей и полное очищение пространства от пыли, в результате чего образуется несколько полноценных планет. К тому времени, когда это происходит во внутренней части диска, большая часть газа из него либо поглощена звездой, либо сдута ее звездным ветром. Недостаток газа означает, что внутренние планеты остаются в значительной степени скалистыми, с тонкими атмосферами.
Этот процесс роста, известный как аккреция ядра, протекает быстрее во внешних частях диска, где температура достаточно низка для замораживания воды. Лед в данном случае дополняет пыль, что позволяет протопланетам консолидироваться быстрее. В итоге появляется твердое ядро в пять-десять раз тяжелее Земли - достаточно быстро, пока внешняя область протопланетного диска остается богатой газом. Под действием гравитации ядро «стягивает» на себя газ из диска, создавая газового гиганта, такого как Юпитер. Кстати, одна из целей космического корабля Юнона, который в начале этого месяца долетел до Юпитера - определить, действительно ли планета имеет массивное ядро.
Этот сценарий создает планетарную систему, схожую с нашей: маленькие скалистые планеты с тонкой атмосферой находятся близко к звезде; есть газовый гигант, подобный Юпитеру, находящийся сразу за пределами снежной линии (там, где температура достаточно низка для замерзания воды), а другие гиганты постепенно появляются на больших расстояниях и они оказываются меньше, потому что они движутся медленнее по своим орбитам и им требуется больше времени, чтобы собрать материал протопланетного диска. Все планеты остаются примерно там, где они сформировались, и движутся по круговым орбитам в одной плоскости. Красиво и аккуратно.
Но открытие горячих юпитеров предположило, что что-то серьезно не согласуется с теорией. Планета с орбитой, один оборот по которой занимает всего несколько дней, находится на очень малом расстоянии от звезды, что ограничивает количество материала, из которого она может образоваться. Казалось непостижимым, что в таком месте мог образоваться газовый гигант. И неизбежный вывод заключается в том, что такая планета должна была образоваться существенно дальше от своей звезды.
Теоретики придумали два возможных механизма перетасовки планетарной колоды. Первый, известный как миграция, требует, чтобы на диске осталось много материала после того, как образовалась гигантская планета. Притяжение планеты искажает диск, создавая области более высокой плотности, которые, в свою очередь, оказывают гравитационное воздействие на планету, заставляя ее постепенно дрейфовать внутрь диска к звезде.
Есть подтверждающие доказательства этой идеи. Соседние планеты часто оказываются в стабильной гравитационной «связке», известной как орбитальный резонанс - то есть длины их орбит соотносятся как небольшие целые числа. Например, когда Плутон дважды обернется вокруг Солнца, Нептун успеет обернуться ровно три раза. Очень маловероятно, что так получилось случайно, так что скорее всего это случилось при миграции, давая тем самым планетам дополнительную гравитационную стабильность. Миграция на ранней стадии истории нашей Солнечной системы могла объяснять и другие странности, в том числе малый размер Марса и пояс астероидов. Чтобы объяснить их, теоретики придумали гипотезу «большого отклонения», в которой Юпитер первоначально сформировался ближе к Солнцу, после чего дрейфовал внутрь почти до орбиты Земли, собирая материал и тем самым «обделив» им Марс, а после образования Сатурна под действием гравитации и давления газа во внутренней области диска вернулся обратно, по пути «загоняя» остатки пыли и планетезималей в астероидный пояс.
Некоторые моделисты считают, что такие сценарии излишне сложны. «Я действительно верю в бритву Оккама («Что может быть сделано на основе меньшего числа [предположений], не следует делать, исходя из большего» - прим. перев. )», - говорит Грег Лафлин, астроном из Калифорнийского университета (Санта-Крус). Лафлин утверждает, что планеты, скорее всего, сформировались на том же месте, на котором мы их видим сейчас. Он говорит, что большие планеты могут образоваться вблизи своей звезды, если протопланетные диски содержат гораздо больше материала, чем считалось ранее. Некоторое движение планет все еще может происходить - достаточное, чтобы объяснить, к примеру, резонансы, но «это окончательная тонкая настройка, а не основной конвейер», - говорит Лафлин.
Но другие теоретики говорят, что просто не может быть достаточно материала для формирования настолько близких к звездам планет, таких как 51 Пегас b и других, находящихся еще ближе. «Они не могли образоваться на своем месте», - категорически заявляет физик Джошуа Винн из Массачусетского технологического института. И значительная часть экзопланет, которые находятся на продолговатых, наклонных или даже обратных орбитах, также, по-видимому, подразумевают какую-то перетасовку планетарной системы.
Для объяснения этих странностей теоретики ссылаются на «оружие ближнего боя» - гравитацию, а не на седативную миграцию. Богатый материалом протопланетный диск мог бы создавать множество планет близко друг к другу, где влияние гравитации могло сделать орбиты некоторых из них близкими к звезде, наклоненными, и даже вообще выкинуть планету из системы. Другой потенциальный разрушитель - звезда-компаньон на продолговатой орбите. Большую часть времени она находится слишком далеко, чтобы иметь существенное влияние на планетарную систему, но вблизи она могла существенно «перетасовывать» орбиты планет. Или, если родительская звезда является членом сплоченного звездного кластера, соседняя звезда может подойти достаточно близко, чтобы перемешать орбиты или вообще «отхватить» себе одну или несколько планет. «Существует множество способов разбить планетарную систему», - говорит Винн.
Неожиданный вывод сделали исследователи, изучавшие найденные Кеплером планеты - оказалось, что 60% суперземель, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, существенно отличаются от того, что мы наблюдаем в Солнечной системе, и требуют переосмысления существующих теорий. Большинство суперземель, состоящих в основном из твердого вещества с небольшими объемами газа, следуют по более близким к звездам орбитам, чем Земля, и часто звезды имеют сразу несколько таких планет. Например, система Kepler-80 имеет четыре сверхземли, все с орбитами по 9 дней или менее. Традиционная теория утверждает, что внутри снеговой линии аккреция слишком медленна, чтобы производить что-то такое большое. Но суперземли редко встречаются на резонансных орбитах, что говорит о том, что они не мигрировали, а сразу образовались там, где мы их находим.
Исследователи придумывают новые способы решения этой проблемы. Одна из идей - ускорить аккрецию, используя процесс, известный как галечная аккреция. Богатый газом диск оказывает большое влияние на объекты размером с гальку. Обычно это замедляет их, заставляя дрейфовать ближе к звезде. Но чем ближе они к звезде, чем выше плотность, и в итоге скорость образования планетезималей увеличивается с уменьшением расстояния до звезды. Но ускоренная аккреция и богатый газом диск поднимают собственную проблему: в таком случае сверхземли должны приобрести толстую атмосферу, когда они превысят определенный размер. «Как вы остановите их от превращения в газовые гиганты?» - спрашивает астрофизик Роман Рафиков из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Евгений Чанг, астроном из Калифорнийского университета в Беркли, говорит, что нет необходимости ускорять аккрецию, пока диск насыщен и богат газом. По его словам, внутренний диск в 10 раз более плотный, чем тот, который сформировал солнечную систему, мог легко создать одну или несколько сверхземель, которые появятся в последние дни существования протопланетного диска, когда большая часть газа уже рассеется.
Некоторые предварительные наблюдения, полученные с помощью крупного миллиметрового/субмиллиметрового телескопа ALMA, находящегося в северной части Чили, поддерживают это предложение. ALMA может визуализировать радиоизлучение от пыли и гравия в протопланетных дисках, и те немногие диски, которые он изучил до сих пор, кажутся относительно массивными. Но наблюдения еще не являются правдой в последней инстанции, потому что ALMA еще не полностью работоспособен, и с его помощью можно наблюдать только за внешними частями дисков, а не за регионами, где находятся суперземли. «Мы сможем разглядеть внутренние области, когда ALMA сможет использовать все свои 66 антенн» - говорит Чанг.
Чанг также имеет объяснение для другого открытия Кеплера: суперпаффы (superpuff), редкий и столь же проблематичный вид планет, которые имеют меньшую массу, чем суперземли, но кажутся огромными из-за пышной атмосферы, составляющей 20% их массы. Считается, что такие планеты образуются в богатом газом диске. Но во внутреннем диске такой объем горячего газа не сможет удержаться силами слабой гравитации протопланеты, поэтому холодный и плотный газ внешнего диска является более вероятным местом зарождения таких планет. Чанг объясняет их близкие к звездам орбиты миграцией - и это утверждение подтверждается тем фактом, что суперпаффы часто обнаруживаются запертыми на резонансных орбитах.
До сих пор большая часть внимания в исследованиях экзопланет была сосредоточена на внутренних частях планетных систем, примерно до расстояния, эквивалентного орбите Юпитера, по той простой причине, что все существующие методы обнаружения экзопланет не позволяют находить их на более далеких расстояниях от звезды. Два основных метода - это измерение колебаний звезд, вызванных гравитационным воздействием планет, и измерение периодического затемнение диска звезды при прохождении по нему планеты - позволяют найти большие планеты на близких орбитах. Получить изображения самих планет чрезвычайно сложно, потому что их слабый свет почти заглушается светом от их звезд, которые могут быть в миллиард раз ярче.
Но, используя по максимуму возможности самых больших в мире телескопов, астрономы смогли увидеть несколько планет. Спектрополяриметрическая высококонтрастная система (SPHERE) и визуализатор планет-близнецов (GPI), добавленные к крупным телескопам в Чили, снабжены сложными масками, называемыми коронографами, для блокировки света звезд. Поэтому неудивительно, что планеты далеко от их звезд - самые легкие для них цели.
Одной из самых ранних и самых поразительных планетарных систем, обнаруженных при помощи прямой визуализации, является та, которая находится вокруг звезды HR 8799, где четыре планеты располагаются от звезды на расстояниях от орбиты Сатурна до более чем в два раза дальше орбиты Нептуна. Самое удивительное, что все четыре планеты - огромны, более чем в пять раз больше Юпитера по массе. Согласно теории, планеты на таких отдаленных орбитах движутся так медленно, что они должны расти со скоростью улитки и накапливать массы, существенно меньше юпитерианской к моменту исчезновения газопылевого диска. И тем не менее, их «хорошие» круговые орбиты предполагают, что они сразу на них образовались, а не мигрировали на них из более близких к звезде областей.
Такие далекие гиганты оказывают поддержку самой радикальной теории, в которой некоторые планеты формируются не с помощью аккреции, а при помощи так называемой гравитационной неустойчивости. Этот процесс требует богатого газом протопланетного диска, который разбивается на «комки» под действием собственной гравитацией. Эти скопления газа со временем объединяются и сжимаются в газовые планеты без образования твердого ядра. Модели предполагают, что механизм будет работать только при определенных обстоятельствах: газ должен быть холодным, он не должен вращаться слишком быстро, а сжатый газ должен иметь возможность эффективно отводить тепло. Может ли эта теория объяснить планеты вокруг HR 8799? Рафиков говорит, что лишь две внешние планеты достаточно далеки и холодны. «Это все еще довольно загадочная система», - говорит он.
Пока слишком рано говорить о том, какие еще сюрпризы GPI и SPHERE смогут преподнести. Но область между отдаленными регионами планетарных систем и близлежащими окрестностями звезд с горячими юпитерами и сверхземлями остается упрямо недосягаемой: она слишком близко к звезде для прямой визуализации, и при слишком далеко для косвенных методов, основанных на колебаниях или затемнении родительской звезды. В результате теоретикам сложно получить полную картину того, как выглядят экзопланетные системы. «Мы основываем на фрагментарных и неполных наблюдениях», - говорит Лафлин. «Прямо сейчас, вероятно, все предположения ошибочны».
Астрономам не придется долго ждать новых данных. В следующем году НАСА запустит спутник для съемки экзопланет (TESS), и тогда же ожидается, что Европейское космическое агентство (ESA) также запустит спутник для определения характеристик экзопланет (CHEOPS). В отличие от Кеплера, который исследовал большое количество разнообразных звезд просто для определения экзопланет, TESS и CHEOPS будут сосредоточены на звездах, близких к Солнцу, что позволит исследователям изучить мигрирующие terra incognita (неизвестные земли - прим. перев. ). А поскольку целевые звезды находятся поблизости солнечной системы, наземные телескопы должны иметь возможность оценить массу открытых планет, позволяя исследователям рассчитать их плотности и понять, твердые они или газообразные.
Телескоп Джеймса Уэбба, который запустят в этом году, будет способен идти еще дальше, анализируя свет звезды, который проходит через атмосферу экзопланеты - это позволит определить ее состав. «Состав - важный ключ к формированию», - говорит Макинтош. Например, поиск тяжелых элементов в атмосферах суперземель может указывать на то, что диск, богатый такими элементами, необходим для быстрого формирования планетарных ядер. И в следующем десятилетии космические аппараты, такие как TESS и CHEOPS, присоединятся к охоте за экзопланетами наряду с новым поколением огромных наземных телескопов с зеркалами в 30 и более метров в поперечнике.
Если старые теории до последнего помогали моделистам прочно стоять на ногах, то под давлением новых открытий этот фундамент начинает рушиться, и исследователям придется попотеть, чтобы остаться на ногах. «Природа умнее наших теорий», - говорит Рафиков.
Сравнительные размеры Земли (справа) и экзопланет (слева-направо): Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f и Kepler-186f. Иллюстрация: NASA
Каждая открытая землеподобная экзопланета, вращающаяся вокруг звезды солнечного типа, делает нас на шаг ближе к открытию точной копии нашей планеты. Космический телескоп "Кеплер" - главный "охотник" за экзопланетами, уже открыл множество потенциально обитаемых миров в нашей галактике. Чтобы сузить зону поиска потенциально обитаемой планеты, "Кеплер" осуществляет поиски новых объектов в так называемых "зонах жизни" - областях вокруг звезд, где вода может находиться в жидком состоянии, и, как следствие, температура на потенциальной планете может также быть благоприятной для поддержания жизни (той, которую мы знаем).
В каждой звездной системе "зона жизни" имеет разные размеры. Где-то она весьма обширна, где-то более узкая. В одной системе "зона" жизни располагается ближе к звезде, в другой дальше. Основным фактором, конечно, является сама звезда и ее физические характеристики.
Последней открытой "сестрой" Земли является экзопланета "Кеплер-452b", о которой мы . Сейчас, по мнению ученых, эта экзопланета является наиболее похожей на нашу планету. Но есть и другие землеподобные экзопланеты, открытые ранее. И сейчас, мы вместе вспомним, какие наиболее похожие на Землю миры были обнаружены до открытия "Кеплер-452b".
Экзопланета Kepler-186f в представлении художника. Иллюстрация: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech
Второй наиболее похожей на Землю экзопланетой считается "Кеплер-186f" в системе Kepler-186, расположенной на расстоянии 500 световых лет от Земли в созвездии Лебедь. Размеры планеты Kepler-186f превышают земной всего на 10%.
Планета находится на сравнительно небольшом расстоянии от звезды: её период обращения вокруг материнской звезды, которая является красным карликом спектрального класса М, составляет 130 земных суток. И в тоже время, экзопланета находится на дальней границе "зоны жизни".
Энергия, получаемая Kepler-186f от своей звезды составляет третью часть от энергии, получаемой нашей планетой от Солнца. В полдень на поверхности планеты звезда Kepler-186 светит примерно также, как наше Солнце за час до своего захода. Состав атмосферы в общих чертах может быть схож с составом атмосферы Земли; температура на "Кеплер-186f" возможно такая же, как и на нашей планете. Но астрономы не исключают и сходство с атмосферой Венеры, следовательно температура на планете будет намного выше.
Система Kepler 62. Иллюстрация NASA Ames/JPL-Caltech
До открытия "Кеплер-186f" лидирующее место в списке "двойников" Земли занимала экзопланета "Кеплер-62f". Расчеты показывают, что она на 40% больше Земли и имеет период обращения - 267 земных дней. З везда системы - "Kepler 62", удаленная от нас на 1200 световых лет в созвездии Лиры, на 1/3 меньше Солнца, холоднее его и в 5 раз тусклее. Однако близость экзопланеты к звезде делает условия на ней более-менее благоприятные для развития и поддержания жизни.
Система Kepler 69. Иллюстрация NASA Ames/JPL-Caltech
В тоже время (первая половина 2013 года) было объявлено еще об одной интересной экзопланете - "Кеплер-69c", однако та больше нашей планеты на 70%! В некотором смысле это плохие новости, т. к. по мнению ученых чем больше "супер-Земля", тем меньше шансов на обнаружение жизни на ней. Но есть и хорошие данные: экзопланета располагается в зоне жизни, а ее период обращения составляет 242 земных дня.
К тому же, материнская звезда системы "Kepler 69" относится к спектральному классу G. Она очень похожа на Солнце: масса составляет 93% массы Солнца, а светимость - 80% солнечной.
Экзопланета Kepler-22b. Иллюстрация NASA/Ames/JPL-Caltech
Еще раньше, идеальным двойником Земли считалась экзопланета "Кеплер-22b". Это была первая экзопланета, обнаруженная в "зоне жизни" в рамках миссии телескопа "Кеплер". И среди озвученных планет "Кеплер-22b" является самым настоящим "сумоистом".
Диаметр экзопланеты превышает земной в 2,4 раза. До сих пор не установлено, имеет ли данная планета каменистую поверхность, или покрыта водой, а быть может состоит из газа. Экзопланета была обнаружена почти сразу после начала наблюдений "Кеплером" в 2009 году.
И еще один интересный факт о "Кеплер-22b": 21 декабря 2012 года к данной планете , содержащий информацию об окружающем нас мире и приветствиями потенциальным внеземным цивилизациям. Послание землян было отправлено с помощью радиотелескопа РТ-70, однако дойдет оно не скоро - экзопланета удалена на расстояние в 600 световых лет от нашей планеты.
Визуальное сходство Земли (слева) и Gliese 667Cc (справа) - компьютерная модель.
Между тем, не все землеподобные экзопланеты были открыты с помощью "телескопа-охотника". В 2011 году астрономы объявили об открытии "Gliese 667Cc" с помощью 3,6-метрового телескопа, принадлежащего Европейской южной обсерватории.
Планета располагается всего в 22 световых годах от нас. Она массивнее Земли примерно в 4,5 раза. Вращается на орбите вокруг красного карлика в "зоне жизни" на небольшом расстоянии от звезды - период обращения составляет 28 земных суток. Таким образом, планета сильно подвержена воздействию излучения звезды. И в тоже время, она получает всего около 90% энергии, которую мы получаем от нашего Солнца. К сожалению, диаметр и плотность экзопланеты до сих пор остаются загадкой для астрономов.
Таким образом, хорошо прослеживается следующая цепочка - каждая открытая землеподобная экзопланета является наиболее близким "двойником" нашей планеты, что в свою очередь подтверждает то, с чего мы начали этот материал: "Каждая открытая землеподобная экзопланета делает нас на шаг ближе к открытию точной копии нашей планеты".
Вчера ученые Европейской южной (ESO) подтвердили открытие экзопланеты, похожей на Землю, в потенциально обитаемой зоне Проксимы Центавра - ближайшей к нам звезды. Хотя об этом открытии мы написали , очевидно, одной статьей тут не отделаться: новая планета уже тянет на открытие столетия. Слухи о возможном обнаружении экзопланеты, которая вполне могла бы стать другой Землей, появились еще 12 августа в немецком еженедельнике Der Spiegel. Ссылаясь на анонимный источник в Обсерватории Ла-Силла, журнал утверждал, что планета «может быть похожей на Землю и вращается на таком расстоянии от Проксимы Центавра, что на ее поверхности может быть жидкая вода - важное требование для появления жизни».
Теперь мы знаем, что эти слухи были правдой: подтверждено, что вокруг Проксимы Центавра, небольшой красной карликовой звезды, всего в 4,25 светового года от нас вращается планета. Проксима Центавра чуть ближе, чем знаменитая пара Альфы и Беты Альфы Центавра. Планета называется Проксима b, и команда ESO оценивает ее массу в 1,3 земной.
Орбита планеты пролегает почти в семи миллионах километров от Проксимы Центавра, это 5% расстояния между Землей и нашим собственным Солнцем. Также эта звезда намного холоднее нашего Солнца, поэтому Проксима b все еще находится в «потенциально обитаемой зоне» экзопланет, в которой температура позволяет воде находиться в жидком состоянии на поверхности.
С тех пор, как в 1995 году была обнаружена первая экзопланета, астрономы определили больше 3000 таких тел, обращающихся возле далеких звезд. «Мы живем во Вселенной, которая кишит планетами земного типа», говорит Педро Амадо из Instituto de Astrofisica de Andalucia. Красные карликовые звезды вроде Проксимы Центавра в особенности считаются подходящим убежищем для небольших твердых планет размером с Землю.
По словам руководителя и координатора проекта Гиллема Англада-Эскуде из Университета королевы Марии в Лондоне, первые намеки на эту новую планету появились в 2013 году, но чтобы утверждать об открытии, не хватало доказательств. Последняя кампания наблюдения была названа Pale Red Dot (потому что Проксима Центавра - красный карлик), вдохновленная знаменитым описанием Земли, данным Карлом Саганом: pale blue dot (бледная голубая точка).
Группа из 31 ученого из восьми стран взяла за основу эффект Доплера, чтобы обнаружить слабое колебание в спектре света Проксимы Центавра, которое приближается и удаляется от Земли каждые 11,2 дня на скорости порядка 5 км/ч. Такое колебание может быть вызвано гравитационным буксиром, которым обладает комета. Совместив данные кампании Pale Red Dot с данными, собранными ранее, между 2000 и 2014 годами, астрономы подтвердили резкий пик - значительно выше порога обнаружения - в данных доплеровского сдвига, указывающий на экзопланету размером с Землю.
Технология для обнаружения Проксимы b существовала уже по меньшей мере десять лет, почему же астрономы смогли найти планету только сейчас? Это потому что Проксима Центавра довольно активна, как для звезды, и ее естественная яркость может имитировать сигнал возможной планеты. Группе ученых пришлось полагаться на наблюдения двух других телескопов, чтобы точно понять, как меняется яркость звезды с течением времени, и исключить возможность ложного сигнала. По мнению Англада-Эскуде, шанс на то, что этот сигнал ложно-положительный, примерно 1 к 10 миллионам.
Пока непонятно, обладает ли новая экзопланета атмосферой. Поскольку Проксима Центавра является относительно активной звезды, Проксима b получает рентгеновское облучение, в 400 раз превышающее то, что мы имеем на Земле, и это может привести к улетучиванию атмосферы прочь.
Но Ансгар Райнерс из Геттингенского университета в Германии говорит, что все зависит от того, как и когда сформировалась экзопланета. Возможно, она сформировалась подальше, где присутствовала вода, а после мигрировала ближе к своей звезде, или же сформировалась изначально близко к Проксиме Центавра. В первом сценарии наличие атмосферы будет более вероятно.
«Есть много моделей и симуляций, которые производят самые разные результаты, включая возможную атмосферу и воду, - говорит Райнерс. - Мы пока не имеем ни малейшего понятия, но существование атмосферы определенно возможно». Это был бы сильный аргумент в пользу возможного наличия жизни на планете. И относительная близость к нашей Солнечной системе делает возможным роботизированное исследование в течение одного поколения.
«Время жизни Проксимы составляет несколько триллионов лет, почти в тысячу раз больше, чем оставшееся время жизни Солнца», говорит Ави Леб из Гарвардского университета, возглавляющий консультативный . «Потенциально обитаемая твердая планета возле Проксимы будет первым местом, куда сможет отправиться наша цивилизация после того, как Солнце умрет через пять миллиардов лет».
Инициатива Starshot, о которой мы рассказывали в апреле, представляет собой программу по поиску и исследованию возможностей межзвездного путешествия на 100 миллионов долларов. Первый этап включает строительство легких самоходных «наноаппаратов», которые смогут двигаться на скорости в 20% световой. Такой космический аппарат достигнет Альфы Центавра через 20 лет после запуска. В настоящее время ученые проекта пытаются продемонстрировать возможность использования мощных лазерных пучков, с помощью которых будет двигаться легкий парус.
По словам Леба, открытие потенциально обитаемой планеты возле Проксимы Центавра открывает для миссии прекрасную мишень. Космический аппарат, оснащенный камерой и различными фильтрами, сможет сделать цветные снимки планеты и определить, является ли она зеленой (то есть имеет жизнь), голубой (с океанами на поверхности) или просто коричневой (сухая порода). Желание узнать о планете больше - а именно есть ли на ней жизнь - даст инициативе Starshot чувство спешки, направленной на сбор фактов о планете. В частности, тех, которые нельзя достать, используя текущее поколение земных телескопов на Земле.
«Мы определенно надеемся, что уже в течение одного поколения сможем запустить эти нанозонды, - говорил Питер Уорден из Breakthrough Prize Foundation во время недавней пресс-конференции. - Возможно, к 2060 году. Теперь мы знаем, что в пределах досягаемости предлагаемой нами системы есть как минимум одна интересная цель. Мы сможем получить снимки и узнать, существует ли там жизнь, возможно, продвинутая. Это большие вопросы, и мы получим на них ответы уже в этом столетии».
Важность открытия планеты земного типа так близко к Земле в том, что мы сможем узнать о ней больше, буквально потрогать ее, очень и очень скоро. Это может быть находкой столетия, потому что уже на этом веку мы ее «посетим».
Запущенный в 2009 году космический телескоп «Кеплер» продолжает радовать открытиями. 23 июля сотрудники и их коллеги со всего мира представили новую порцию данных с астрономического спутника, который в настоящее время, выполнив основную миссию, занимается долгими — по 80 дней — наблюдениями отдельных звезд в рамках миссии K2.
На этот раз с помощью «Кеплера» впервые за всю историю космических наблюдений удалось найти планету, которую даже не журналисты, а сами ученые уже успели окрестить «другая Земля» или — чуть менее пафосно — «кузина Земли».
На самом деле речь идет о том, что астрофизики смогли обнаружить планету, которая очень похожа на нашу и которая обращается вокруг звезды, которая напоминает Солнце. Причем произошло это в 20-ю годовщину открытия первой планеты, обращающейся вокруг звезды, подобно Земле (автор открытия, швейцарский астроном Мишель Майор, ).
Новую планету, которая обращается вокруг звезды из созвездия Лебедь, ученые нарекли Kepler-452b и рассказали о ней общественности следующее: она является самой маленькой на данный момент планетой из числа открытых, которые находятся в так называемой зоне обитаемости — условной космической области, где, согласно расчетам, могут иметься условия для существования подобных Земле планет, что позволит находиться на ним воде в жидкой форме.
Астрофизики рассказали, что диаметр Kepler-452b на 60% больше земного, что позволяет отнести планету к классу планет, которые называют «Суперземля». В то же время массу и состав новой планеты ученые рассчитать пока не успели, уточнив, что, скорее всего, она скалистая.
Кандидаты в обитаемые планеты: по горизонтальной оси показана жнергия, получаемая от звезды, по вертикальной — температура звезды. Показаны, в частности, Земля, Венера и Марс. Планета 452 занимает наиболее близкое к Земле положение
NASA Ames/W. StenzelВследствие того что Kepler-452b больше Земли, вокруг своей звезды он обращается за 385 дней, что на 5% дольше, чем время оборота Земли вокруг Солнца. Кроме того, новая планета на 5% дальше от своей звезды, если сравнивать расстояние от Земли до Солнца.
Распределение кандидатов в планеты по данным телескопа Kepler. Показаны орбитальный период в земных днях и размер планеты в радиусах Земли
NASA/W. StenzelПри этом возраст самой звезды — Kepler-452 — 6 млрд лет. Выходит, что она старше нашего Солнца на целых 1,5 млрд лет. Кроме того, Kepler-452 на 20% ярче Солнца и имеет диаметр, превышающий солнечный на 10%.
Тем не менее попасть в систему Kepler-452 и узнать, есть ли на Kepler-452b жидкая вода, а может быть, даже жизнь, быстро не получится, ведь она находится на расстоянии 1400 световых лет от Земли.
Солнечная система в сравнении с системой 452
NASA/JPL-CalTech/R. HurtПредыдущая напоминающая Землю экзопланета — Kepler-186f — была обнаружена в апреле 2014 года. Та планета оказалась совсем немного больше Земли: ее радиус превышает земной всего на 10%. А вот массу планеты ученые сразу оценить не смогли. По расчетам астрономов, Kepler-186f находится у внешнего края зоны обитаемости, что могло бы означать опасность замерзания находящейся на ней воды. Однако тот факт, что планета несколько больше Земли, позволяет надеяться, что Kepler-186f имеет более толстую, чем Земля или Марс, атмосферу, способную удерживать тепло. После этого ученые взяли более чем годичный перерыв: видимо, решив, что до представления новой «землеподобной планеты» должно пройти некоторое время.
Презентация планеты Kepler-452 состоялась в рамках пресс-конференции, на которой ученые представили новые результаты анализа данных с телескопа «Кеплер».
Ученые проанализировали данные, полученные в ходе четырехлетней работы телескопа «Кеплер», и составили новый каталог кандидатов на звание экзопланет. Обновленный каталог содержит на 500 космических объектов больше, чем предыдущий, о чем было объявлено на . Ранее телескоп «Кеплер» обнаружил 4175 кандидатов на звание экзопланеты, а сейчас к ним добавились еще 500 космических объектов. 12 из них расположены в зоне обитаемости своей звезды.
Сейчас в каталог экзопланет входят 1934 объекта. Что интересно, Kepler452b туда уже внесена --прямо в четверг.
