Космические телескопы, такие как Kepler и Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), превратили охоту на экзопланеты в промышленное занятие, поставленное на поток. Их механические глаза наблюдают за тысячами звезд одновременно, а программное обеспечение эффективно обрабатывает огромные объемы данных, выделяя только самые многообещающие звездные мерцания и колебания для дальнейшего ручного подтверждения. Этот процесс произвел революцию в планетарной науке, подобно тому, как сборочные линии произвели революцию в производстве: всего через 28 лет после первого подтвержденного открытия экзопланеты в каталоге НАСА прописалось более 4000 планет из 3000 звездных систем.

Сандра Джефферс, научный сотрудник Института астрофизики Геттингенского университета в Германии, является главой команды, использующей более кропотливый индивидуальный подход, исследуя близлежащие звезды одну за другой в поисках землеподобных экзопланет, которые хотя бы теоретически можно будет когда-нибудь изучить непосредственно. Теперь, спустя годы анализа, основанного на данных за десятилетия наблюдений, удалось обнаружить одну из самых многообещающих целей, о чем они сообщили в четверг в журнале Science.

Как минимум две, а, возможно, даже три «суперземли» вращаются вокруг яркого, но спокойного красного карлика, находящегося всего в 11 световых годах от Земли. Астрономы обычно изо всех сил пытаются узнать о планете гораздо больше, чем радиус ее орбиты и массу, и редкое сочетание факторов в звездной системе Глизе 887 означает, что будущие телескопы смогут получить информацию об атмосферах находящихся там экзопланет — а, значит, получится узнать о климате и условиях на поверхности.

«Мы считаем, что это лучшая звезда в непосредственной близости от Солнца для изучения атмосфер экзопланет, похожих на Землю», — говорит Джефферс.

Джефферс возглавляет совместный проект под названием RedDots, который нацелен на звезды в радиусе примерно 16 световых лет от Солнца — на такое расстояние теоретически можно послать зонд, чтобы получить от него ответ в течение человеческой жизни. Большинство звезд в таком радиусе являются тусклыми красными карликами, отсюда и название проекта (red dots — красные точки).


Все звезды в радиусе 15 световых лет от Солнца. Система Глизе 887 тут называется Lacaille 9352.

Джефферс провела годы, гоняясь за астрономами на конференциях, которые записывали свои наблюдения за ближайшими звездами, склоняя их к сотрудничеству. В случае с Глизе 887 ей удалось собрать воедино набор данных, включающий 20 лет наблюдений более двух десятков исследователей на нескольких телескопах. «Нахождение экзопланет требует огромных наборов данных за большие сроки», — говорит она, «поэтому собирать результаты вместе бывает очень полезно».

Ее группа увидела намеки на экзопланеты еще в 2017 году, но их данные были слишком спорадическими, чтобы быть окончательными. Поэтому осенью 2018 года они наблюдали за системой Глизе 887 каждую ночь в течение почти трех месяцев с помощью высокоточного телескопа Radial Speed Planet Searcher (HARPS) в Чили.

И этого хватило для подтверждения. Создав визуализацию по принципу замедленной съемки, команда смогла четко показать, что звезда Глизе 887 слегка покачивается. В частности, она делает это примерно каждые девять и 22 дня — безошибочные признаки двух относительно близких к ней планет, вес которых после расчетов оказался как минимум в 4 и 7 раз больше земного соответственно.

Оба мира вращаются слишком близко к своей звезде, чтобы вода могла существовать на их поверхности в жидком виде, но команда Джефферс также заметила предварительный признак — единственное колебание — за которое может отвечать потенциальная планета, находящаяся в умеренной зоне звезды и совершающая один оборот вокруг нее за 50 дней. Чтобы подтвердить или опровергнуть это они еще около двух месяцев наблюдали за системой Глизе 887, однако еще не успели обработать полученные данные и планируют опубликовать их в будущей статье.

Хотя две подтвержденные планеты кажутся слишком горячими, чтобы на них могла появиться жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, эта система — просто мечта наблюдателя. Находясь в 11 световых годах от нас (всего в три раза дальше, чем ближайшая к нам звездная система Центавра, при этом многие из открытых экзопланет находятся на расстоянии в сотни и тысячи световых лет), Глизе 887 — необычайно спокойная звезда.


Вот так может выглядеть звезда Глизе 887 вблизи.

На ее поверхности мало солнечных пятен и она редко продуцирует вспышки, что является редкостью для красных карликов, которые обычно славятся бурным нравом. Спокойная натура делает звезду идеальной целью как для практических наблюдений (звезда с минимумом солнечных пятен является по сути чистым холстом, который проще исследовать), так и с астробиологической точки зрения (потому что чем миролюбивее звезда, тем ниже шанс, что вспышки на ней стерилизуют близлежащие планеты).

Современные телескопы не могут разглядеть атмосферы вокруг этих планет, поскольку они не проходят прямо перед своими звездами — на этом базируется так называемый транзитный метод обнаружения зкзопланет. Но Джефферс ожидает, что следующее поколение телескопов исправит эту несправедливость. «Это идеальная работа для [Космического телескопа Джеймса Уэбба], который должен быть запущен в следующем году», — говорит она.

Другие исследователи также настроены оптимистично. «Это отличное открытие», — говорит Томас Грин, астрофизик из Исследовательского центра Эймса, который занимается настройкой телескопа Уэбба для изучения экзопланет. «Главный вопрос заключается в том, есть ли у этих планет атмосфера, и новый телескоп сможет на него ответить».

В частности, телескоп Уэбба должен быть в состоянии наблюдать за малейшими колебаниями температуры планеты, когда она вращается (аналогично смене дня и ночи на Земле). Голая скалистая планета без атмосферы должна испытывать дикие перепады температуры, тогда как планете с атмосферой разница между дневной и ночной температурами будет куда ниже.

Это будет нелегкая работа, которую до этого не делал никто, так что вполне могут появиться непреодолимые проблемы. Исследователям нужно будет вычленять данные по каждой из планет на фоне куда более горячей и массивной звезды. «Как минимум это будут сложные наблюдения, которые займут много времени», — предупреждает Грин.


Оба обнаруженных мира — так называемые суперземли, которые больше Земли, но также являются каменистыми, а не газовыми.

Увы, даже телескоп Уэбба не будет иметь достаточно острого зрения, чтобы уловить свет от отдельных планеты и выяснить, из каких именно газов состоят их атмосферы. Для этого исследователям, возможно, придется дождаться следующего поколения наземных телескопов, таких как гигантский телескоп Магеллана и Тридцатиметровый телескоп, которые могут начать работать уже к концу десятилетия.

По словам Грина, эти новые телескопы будут иметь куда более высокое разрешение, чем текущие, и если получится в их плотном графике работы найти несколько месяцев для наблюдений только за Глизе 887, они позволят накопить достаточное количество прямого света от планет, чтобы обнаружить признаки воды, кислорода и, возможно, метана. И хотя эти достаточно близкие к своей звезде миры сами по себе не могут быть главными кандидатами на наличие жизни, они могут служить окнами в природу других экзопланет, находящихся слишком далеко для непосредственного изучения.

Исследование состава инопланетных атмосфер откроет новую эру в изучении экзопланет. Сложно что-то точно утверждать о мире, если вы знаете лишь его размеры и массу, поэтому информация об атмосфере, которая его окружают, позволит исследователям стать на шаг к возможности предсказывать климат. Например, вторая планета системы Глизе 887 вполне может оказаться довольно гостеприимным местом, если у ней будет плотная атмосфера, способная активно рассеивать тепло. «Условия на планете вполне могут быть как на пляже в разгар лета», — говорит Джефферс.

Пока астрономы всего мира ждут запуска телескопа Уэбба и завершения строительства гигантских наземных телескопов, команда RedDots по-прежнему сосредоточена на поиске как можно большего числа ближайших экзопланет. Команда уже обнаружила планеты рядом с Проксимой Центавра (на расстоянии четырех световых лет) и звездой Барнарда (на расстоянии шести световых лет), однако они не так интересны для изучения из-за серьезной активности своих солнц, которые время от времени «ласкают» поверхности планет убийственным излучением.

Но команда не сдается, особенно после открытия планет рядом с миролюбивой звездой Глизе 887. «Наша долгосрочная цель — найти все близлежащие экзопланеты», — говорит Джефферс.




iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru