С помощью инструмента HARPS Европейской южной обсерватории (ESO) международная команда астрономов открыла землеподобную планету с умеренными температурными условиями на расстоянии всего 11 световых лет от Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Ближайшая экзопланета с земным климатом
Новый мир получил обозначение Ross 128 b. После Proxima b это вторая по близости к нам землеподобная планета и самая близкая из тех, что вращаются вокруг неактивной красной карликовой звезды.
Маломассивная Ross 128 b проживает в системе самой «спокойной» из соседних звезд , благодаря чему температурные условия на ней должны быть умеренными и температура ее поверхности, возможно, близка к температуре поверхности Земли.
«Это открытие стало результатом более чем десятилетнего интенсивного мониторинга с приемником HARPS в сочетании с современными методами обработки и анализа данных», – рассказывает Николя Астудильо-Дефру, один из авторов открытия из Женевского университета в Швейцарии.
Экзопланета Ross 128 b в представлении художника. Credit: ESO/M. Kornmesser
Полученные данные указывают на то, что Ross 128 b находится в 20 раз ближе к своей материнской звезде, чем Земля к Солнцу (год на экзопланете длится 9,9 земных дней). Но так как ее звезда – тусклый и холодный красный карлик с температурой поверхности почти вдвое ниже солнечной, планета получает всего в 1,38 раз больше энергии, чем Земля получает от Солнца.
Согласно расчетам температура на поверхности Ross 128 b лежит в пределах от -60°C до +20°C. Однако на данный момент исследователям не удалось точно определить, вращается ли Ross 128 b внутри, снаружи или на границе обитаемой зоны.
Обитаемость миров у красных карликов
Красные карлики относятся к наиболее холодным и слабым звездам во Вселенной. Это делает их очень привлекательными объектами для поиска экзопланет, и они исследуются все чаще и подробнее. У таких звезд легче обнаружить маленькие холодные миры, похожие на Землю, чем у звезд типа Солнца.
На многих красных карликах периодически происходят , во время которых их планеты подвергаются жесткому ультрафиолетовому и рентгеновскому облучению, но Ross 128 гораздо более спокойная звезда, и поэтому ее планета является ближайшей к нам, на которой возможна жизнь.
Ross 128 b – наш сосед через 79 000 лет
Сейчас до звезды Ross 128 примерно 11 световых лет, но она движется в нашу сторону, и через 79 000 лет (в космических масштабах это просто мгновение) именно она станет нашей ближайшей космической соседкой, а планета Ross 128 b, а не , будет ближайшей к Земле экзопланетой!
Изучение атмосфер
В последнее время астрономы открывают все больше и больше экзопланет с умеренной температурой поверхности, и следующей стадией их изучения должно стать подробное исследование структуры и химического состава их атмосфер.
Гигантским шагом вперед на к пути этому стало бы обнаружение в атмосферах ближайших к нам экзопланет биомаркеров (например, кислорода), и ученые очень надеются, что этот шаг будет сделан строящимся сейчас в ESO (ELT), одной из первых наблюдательных целей которого станет Ross 128 b.
НЬЮ-ЙОРК, 25 августа. /Корр. ТАСС Алексей Качалин/. Астрономы обнаружили ближайшую к нашей Солнечной системе планету (экзопланету), схожую с Землей и пригодную для жизни. Речь идет о Проксима Б, которая обращается вокруг звезды Проксима Центавра. Основные выкладки ученых опубликованы на сайте журнала Nature.
Экзопланет ближе нет и быть не может
Группа под руководством Гильема Англада-Эскуде из Университета королевы Марии в Лондоне пришла к заключению, что речь идет о ближайшей к Земле планете, пригодной для существования органической жизни в той или иной форме. "Хорошая новость состоит в том, что она (планета) расположена близко. Однако расположение по соседству - это не просто приятный момент, это сбывшаяся мечта для астрономов, желающих продолжать наблюдения за объектом", - отметил соавтор работы Ансгар Рейнерс.
"Это не просто ближайшая из уже открытых планет земного типа, но и, вероятно, ближайшая к нам планета вне Солнечной системы из уже открытых или которые будут открыты. Нет звезды, которая расположена ближе (чем Проксима Центавра) к Солнечной системе, соответственно планета (этой звезды) расположена ближе всех к Солнечной системе", - пояснил Англада-Эскуде.
Относительно схожа с Землей
Проксима Б расположена на расстоянии всего 4,2 светового года от Солнечной системы, или на расстоянии в 266 тысяч раз большем, чем между Землей и Солнцем. До сих пор самыми близкими к нам считались планеты, обращающиеся вокруг звезды TRAPPIST-1 (красный карлик). От Земли до нее 40 световых лет.
Проксима Б достигает 1,3 массы нашей, делает виток вокруг своего светила за 11,2 дня. Расстояние между планетой и ее звездой достигает всего 5% дистанции между Землей и Солнцем. Однако Проксима Центавра гораздо холоднее нашего светила, поэтому ее относительная близость не исключает наличия на поверхности Проксима Б воды в жидкой форме.
Ученые допускают существование у планеты атмосферы и оценивают температуру воздуха на ее поверхности в 30-40 градусов. Без атмосферы этот показатель составлял бы 28,9-40 градусов ниже нуля.
Неблагоприятный фактор
Однако наряду с благоприятными факторами на Проксима Б имеются и неблагоприятные факторы. Так, исследователи считают, что уровень ультрафиолетового и радиационного излучения, которому подвергается планета, в 100 раз сильнее, чем на Земле.
Ученые считают целесообразным "провести дополнительные исследования небесного тела с помощью спектроскопии высокого разрешения и прямых наблюдений в предстоящие десятилетия, а также посредством (непилотируемых) экспедиций в предстоящие столетия". Ранее благодаря информации, переданной на Землю телескопом "Кеплер", в нашей галактике - Млечном пути - было открыто более тысячи экзопланет, входящих в системы, сформировавшиеся вокруг сотен звезд. NASA рассчитывает, что новые данные о них будут получены с помощью телескопа имени Джеймса Уэбба, который должен отправиться на орбиту в 2018 году.
Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.
земной группы
Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы - во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).
Примеры экзопланет земной группы , планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.
Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах « » звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.
Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b - планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, - была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.
С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.
Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты - это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.
Железные планеты - это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.
Планеты без ядра - еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра - это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов - астероидов.
Наконец, есть углеродные планеты (так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.
До недавнего времени все, что ученые знали о планетах - включая их образование и наличие разных типов, - выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.
С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.
Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?
Удаленная примерно на 500 световых лет от Земли экзопланета Kepler-186f стала первой из уже десятков обнаруженных планет у далеких звезд, которые не только имеют приблизительно схожие размеры с нашей родной планетой, но и обращаются вокруг своих центральных светил в так называемой зоне жизни - то есть считающемся потенциально пригодным для жизни пространстве. Таким образом, их можно называть не только планетами земного типа, но и планетами, действительно похожими на Землю. Новое же исследование принесло подтверждение, что Kepler-186f и на самом деле еще более похож на Землю, чем это предполагалось до сих пор. Причем результат можно спокойно переносить и на другие потенциально похожие на Землю планеты.
Художественное представление экзопланеты Kepler-186f. Иллюстрация NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle
Открыта была планета Kepler-186f весной 2014 года, после чего ее начали изучать исследователи под руководством профессора Гонгжи Ли из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) на предмет поведения ее планетарной оси вращения. «Такое поведение определяет наклон оси планеты, которая в течение времени может изменяться», - объясняют ученые. - «Наклон оси планеты определяет тамошние времена года и климат, так как именно от нее зависит, сколько солнечного света, где и когда получает поверхность планеты».
Как пишется в опубликованной в свежем номере журнала The Astronomical Journal статье, наклон оси Kepler-186f очень стабильна, по причине чего ее спокойно можно сравнивать с нашей Землей. Таким образом, на Kepler-186f существуют регулярные равномерные времена года, и на ней господствует стабильный климат.
К похожим результатам пришли ученые Georgia Tech и на основании анализа так называемой суперземли Kepler-62f, каменной планеты, в несколько раз превышающей по размерам Землю, обращающейся вокруг звезды примерно в 1 200 световых годах от нас.
Что касается Kepler-186f, то эта планета на 10 процентов меньше нашей Земли. Правда, как ее масса, так и ее состав и плотность до сих пор ученым неизвестны. Для полного оборота вокруг своей звезды ей необходимо 130 дней. Обращается же она вокруг своей звезды в созвездии Лебедя вместе с еще четырьмя уже открытыми планетами.
До открытия Kepler-186f самой похожей на Землю экзопланетой считалась Kepler-62f . Правда, она на 40 процентов больше нашей планеты и, как предполагается, покрыта глобальным океаном. Обращается эта планета по орбите вокруг своего светила в созвездии Лиры, причем тоже с четырьмя уже обнаруженными планетами.
На вопрос, насколько важен наклон оси планеты для ее климата, ученые отвечают, приводя пример соседнего с нами Марса. «Сильная вариабельность наклона оси Марса, которая может колебаться между 0 и 60 градусами, могла стать причиной того, что некогда влажный Марс, каким он был миллиарды лет тому назад, все более и более терял свою атмосферу, вследствие чего испарялись его поверхностные воды, и планета превратилась в сегодняшний пустынный мир. И это при том, что Марс обращается вокруг Солнца все еще в пределах зоны жизни», - говорит Ли. Для сравнения: наклон земной оси колеблется лишь в диапазоне от 22,1 до 24,5 градусов, причем на протяжении примерно 10 тысяч лет.
Подоплека
Так называемая зона жизни - это пространство вокруг звезды, в пределах которого на поверхности вращающихся вокруг нее планет может существовать жидкая вода, создающая основы как минимум для жизни земного типа.
Угловая ориентация орбиты обращения планеты вокруг ее центрального светила может колебаться из-за гравитационного взаимодействия с другими планетами в той же системе, если планеты обращаются примерно с одинаковой скоростью вокруг своей звезды, а также равномерно вращаются вокруг собственной ости. Таким образом взаимодействуют друг с другом также Марс и Земля, а также, вероятно, Меркурий и Венера. Наиболее худший вариант при этом - сильные колебания ориентации планетарной оси. И в то время как земная Луна обеспечивает стабилизацию оси вращения Земли, у лун Красной планеты не хватает для этого ни необходимых размеров, ни массы.
«Как нам кажется, обе исследованные нами экзопланеты значительно отличаются от планетной пары Марс и Земля, так как у них происходит значительно более слабое взаимодействие с их соседними планетами», - объясняет Ли. - «Также нам до сих пор неизвестно, обладают ли эти планеты лунами. Но даже без стабилизирующих лун наши расчеты говорят о том, что наклон оси как у Kepler-186f, так и у Kepler62f стабильны на протяжении уже миллионов лет».
Существует ли на одной из них или на обеих планетах вода, тоже до сих пор неизвестно - не говоря уже о вероятном существовании жизни на них. Тем не менее, обе планеты считаются перспективными кандидатами на наличие внеземной жизни.
«Наше исследование - это первое исследование на предмет климатической стабильности экзопланет вообще, и оно призвано внести вклад в понимания потенциально пригодных для жизни далеких миров», - завершает свой рассказ Ли. - «Правда, я считаю, что пока что мы знаем крайне мало о происхождении жизни вообще, чтобы однозначно исключать возможность жизни и на планетах с нерегулярными временами года. Ведь даже на Земле жизнь удивительно разнолика и уже доказала невероятную стойкость против условий и обстоятельств, враждебных для ее существования. Хотя, конечно, начало жизни на климатически стабильной планете действительно было бы значительно проще».
