Проксима Центавра, ближайшая к нашему Солнцу звезда, все-таки может иметь вторую планету.

«Все-таки», потому что астрономы впервые объявили об этом кандидате в планеты в апреле 2019 года, основываясь на наблюдениях и анализах, которые еще не были опубликованы или рецензированы. Теперь более тщательно проверенное и подкрепленное дополнительными данными исследование, сообщающее о потенциальном открытии, было опубликовано в журнале Science Advances. Однако никогда нельзя быть полностью уверенным — планета все еще может оказаться миражом.

«С самого первого момента, когда мы увидели этот [потенциальный планетарный] сигнал, мы пытались стать его самыми настырными преследователями», — говорит Фабио Дель Сордо, астроном из Университета Крита в Греции, который возглавлял исследование вместе со своим коллегой Марио Дамассо из астрофизической обсерватории Турина в Италии. «Мы испробовали разные инструменты, чтобы найти ошибку в наших наблюдениях, но не смогли. Однако мы должны быть открыты для всевозможных сомнений и скептицизма».

Характеристики этой экзопланеты, названной по номенклатуре Проксима c, не радуют с точки зрения обитаемости. Она вращается по примерно 1900-дневной орбите, поэтому едва прогревается светом своей звезды Проксимы Центавра, так что это замороженный, покрытый газом шар, который, возможно, в шесть-восемь раз тяжелее нашей собственной планеты — так называемая «супер-Земля», хотя, возможно, и «мини-Нептун».

В атмосфере планеты могут случаться яркие полярные сияния, вызванные ее магнитным полем, взаимодействующим с интенсивными вспышками ее родительской звезды. И она может иметь обширную кольцевую систему. Она названа Проксима c из-за того, что существует меньший, более близкий к звезде и более похожий на Землю мир — Проксима b, которая была обнаружена в 2016 году. В отличие от своего более далекого соседа, эта планета входит в обитаемую область Проксимы Центавра, так что там может существовать жидкая вода. Однако из-за разрушительных вспышек своей звезды жизнь там скорее всего невозможна.

Но все еще это экзопланета земного типа, да и еще находящаяся достаточно близко к Земле — «всего» в 4 световых годах — поэтому Проксима b вызвала серьезный интерес у астрономов. Поскольку внешние планеты могут влиять на обитаемость внутренних миров, например, забрасывая их кометами, как это, по-видимому, делали Юпитер и Сатурн в начале истории нашей Солнечной системы, изучение Проксимы c может улучшить шансы на обитаемость ее планетарного соседа.


Ближайшее звездное окружение Солнца.

Проксима с также может быть краеугольным камнем для понимания того, как планетные системы возникают и развиваются вокруг таких звезд, как Проксима Центавра, которая, будучи красным карликом, намного меньше и холоднее нашего собственного Солнца, и является представителем наиболее распространенного звездного типа в Млечном Пути. Далекая орбита кандидата в планеты помещает ее далеко за «снежную линию» Проксимы Центавра — границу, за которой вода существует только в виде твердого льда.

Линия снега также является интересным местом, за которым некоторые теоретики ожидают образования большого количества богатых льдом миров типа супер-Земель средней массы и мини-Нептунов. И Проксима с может ответить на вопрос, как она возникла так далеко от своей звезды? Ответ может существенного улучшить наше понимание планетообразования.

Ну и последний немаловажный нюанс — если Проксима с все-таки будет точно обнаружена, она станет ближайшей к нам экзопланетой, и некоторые автоматические миссии вполне могут добраться до нее за человеческую жизнь. Конечно, жить на ней не получится, но все еще первое исследование экзопланеты — очень важный для науки шаг. А если вернуться с небес на Землю и перестать думать о все-таки малореальных межзвездных миссиях, мы все еще можем узнать, как она выглядит: если новая планета достаточно большая, то, возможно, будущие или уже существующие телескопы смогут получить ее снимок.

Шаткие доказательства

Лучшим доказательством существования Проксимы с является ее шаткость — в буквальном смысле. Планеты могут обнаруживать себя благодаря гравитации, так как они притягивают к себе родительскую звезду. И при движении по орбите со стороны наблюдателя на Земле кажется, что звезда то чуть отдаляется, то чуть приближается к нему, что заметно благодаря эффекту Доплера (именно из-за него меняется звук сирены скорой помощи, когда она проносится мимо вас, только в данном случае вместо звука — свет).

Отслеживая по времени, когда «шатание» звезды начинает повторяться, дает орбитальный период планеты, а амплитуда — сила колебания — дает оценку массы планеты. Гигантские миры, вращающиеся чертовски близко к своим звездам, создают огромные и явно видные колебания, но звездное отклонение, вызванное чем-то гораздо меньшим и более отдаленным, настолько слабо заметно, что только кропотливая обработка собранных за много лет данных может его выявить.

Artist’s impression of Proxima Centauri b shown hypothetically as an arid rocky super-earth.jpg
Художественное изображение Проксимы b — планеты, которая находится в обитаемой зоне, но вряд ли обитаема.

Предполагаемое колебание, приписываемое Проксиме с, представляет собой сдвиг примерно на метр в секунду в положении Проксимы Центавра, растянутый по пятилетней орбите кандидата в планеты. Для его определения потребовалось почти два десятилетия измерений с помощью двух приборов — Высокоточного радиально-скоростного планетоискателя (HARPS) и Ультрафиолетового и визуального эшелле спектрографа (UVES), каждый из которых был установлен на отдельном телескопе в Чили, входящих в Европейскую южную обсерваторию (ESO).

Проблема в том, что множество других вещей, таких как звездные пятна и другие формы звездной активности, а также незначительные нестабильности внутри оптики земных приборов, тоже могут имитировать такое крошечное движение. Именно поэтому история планетарной охоты изобилует громкими заявлениями об «открытиях» небольших планет, основанных на колебаниях звезд, которые в конечном счете оказывались иллюзорными.

В своем исследовании Дамассо, Дель Сордо и их коллеги подробно описывают сложные шаги, которые они предприняли, чтобы исключить как можно больше возможных источников звездного и инструментального шума, но даже в этом случае их утверждение все еще не остается полностью доказанным.

«Это открытие толкает нас на скользкую дорожку», — говорит Пол Робертсон, астроном из Калифорнийского университета в Ирвине, который не участвовал в исследовании. «Нет ни одного подобного примера обнаружения планеты с такой низкой амплитудой за такой длительный период, и заявленная статистическая значимость является низкой по сравнению со многими другими обнаружениями. Это не обязательно означает, что исследование ошибочно, однако потребуются подтверждения от дополнительных наблюдений».

Новейший инструмент ESO для охоты за колебаниями звезд — чрезвычайно точный спектрометр, называемый Эшелле спектрографом для поиска скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO) — уже прочесывает систему Проксима Центавра и многие другие звездные системы в поисках дальнейших намеков на малые планеты с вершины горы в Чили.

Но природа поиска требует многих лет наблюдений, чтобы получить прорывные результаты — нужно время, достаточное для того, чтобы планеты совершили несколько оборотов вокруг звезды, тем самым усиливая статистическую значимость любых неустойчивых сигналов. Поэтому астрономам придется полагаться на другие методы, чтобы собрать больше доказательств существования Проксимы с.


Альфа Центавра и Бета Центавра (Хадар) на небе. Едва заметная красная точка между ними — Проксима.

Заговор совпадений?

Если бы случай с Проксимой с основывался только на колебаниях ее звезды, кандидат в планеты вполне могла бы остаться необъявленной и описанной только в исследовании, о котором все быстро бы забыли. Однако богатство косвенных доказательств повышает шансы на то, что планета на самом деле существует.

В 2017 году ученые, исследующие Проксиму Центавра с помощью Большого субмиллиметрового радиотелескопа Atacama (ALMA), обнаружили странную вспышку на расстоянии от звезды, соответствующем основанной на колебаниях оценке орбиты Проксимы с. Вспышка могла быть естественными радиоволнами, исходящими от гигантской, похожей на сатурианскую кольцевой системы вокруг планеты — но это также могло быть случайным излучением от облака пыли вокруг звезды или даже от далекой фоновой галактики.

Наблюдения ALMA также дали наводящие на размышления намеки на пылевые пояса вокруг звезды, которые, возможно, были созданы Проксимой с, или, возможно, другими незамеченными планетами. Однако срок работы группы Дамассо и Дель Сордо за телескопом ALMA истек, и теперь они вынуждены работать за более простым Спектрополяриметрическим высококонтрастным инструментом для исследования экзопланет, или SPHERE. В любом случае, изучение системы Проксимы Центавра продолжается.

Еще более интересное подтверждение появилась в 2018 году от Gaia, зонда Европейского космического агентства (ЕКА), который использует метод под названием астрометрия для точного отслеживания положения Проксимы Центавра — и миллиардов других звезд — на небе. Взяв собранные за два года общедоступные данные с Gaia и объединив их с более ранними измерениями ее предшественника, зонда Hipparcos, команда под руководством астронома Парижской обсерватории Пьера Кервеллы обнаружила небольшую аномалию в движении Проксимы Центавра, которая могла быть объяснена присутствием планеты, которая по массе и орбите была поразительно похожа на оценки Дамассо и его коллег для Проксимы с.

«Я убежден, что астрометрия Gaia — это важная часть информации, которую можно добавить к загадке Проксимы c», — говорит Алессандро Содзетти, член команды Gaia в астрофизической обсерватории Турина и соавтор статьи об открытии Проксимы c. Помимо того, что Gaia показала, что планета реальна, измерения движения Проксимы Центавра также выявили фактическую массу Проксимы с, что позволяет астрономам лучше предсказать ее возраст, яркость и другие свойства, имеющие решающее значение для понимания того, есть ли у любого нынешнего или будущего телескопа на Земле или в космосе разумные шансы сделать ее снимок.

С другой стороны, измерения Gaia могли бы вместо этого окончательно опровергнуть существование планеты. На самом деле, решающие доказательства за или против реальности Проксимы с уже могут существовать в хранилище данных ЕКА. Возможно, Gaia уже собрала достаточное количество данных, чтобы определить природу аномального движения Проксимы Центавра, говорят авторы исследования, но большинство полученных зондом данных все еще не обработаны, а ЕКА имеет право не обнародовать их еще два года.

Картинки по запросу mini neptune
Сложно сказать, как выглядит Проксима с, аналога которой нет в нашей Солнечной системе. Изображение выше больше всего подходит под теорию.

Очаровательный сосед

В конце концов, является ли мир реальным или воображаемым, величайший урок Проксимы с может серьезно изменить охоту на экзопланеты здесь, на Земле. Хотя в настоящее время астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд — и еще десятки тысяч открытий на горизонте — большинство из этих находок являются низко висящими плодами планетарной щедрости нашей галактики.

В основном астрономы открывают планеты-гиганты, вращающиеся вблизи своих звезд: их обнаружить очень просто, хотя и очевидно, что шанс найти там жизнь нулевой. А планет земного типа, находящихся в обитаемой зоне своей звезды, было найдено крайне мало, и их обнаружение остается непростой задачей.

Подумайте о том, что затянувшаяся на десятилетия попытка найти и подтвердить существование только одного мира, Проксимы с, уже потребовала неисчислимого человеческого труда и значительных затрат на доступ к самым современным телескопам и приборам на Земле — с результатом, который все еще остается неопределенным.

«Поиск таких планет вокруг большого числа звезд, безусловно, не является выгодным в настоящее время с точки зрения временных инвестиций и множества технических проблем», — говорит Дель Сордо. Почему же тогда мы вообще тратим на этом время? «Ради настоящего исследования», — говорит он. «Ради открытия доселе неизвестных, но, возможно, доступных в будущем миров. Проксима — наш ближайший сосед в огромной Вселенной. Как мы можем не быть очарованы им?»




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

Источник:

The Curious Case of Proxima C The Curious Case of Proxima C