Эксперт обсуждает недавнее открытие планеты размером с Землю
Работая с данными спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, Университет штата Мичиган помог обнаружить экзопланету размером с Землю — планету за пределами нашей Солнечной системы. Эта планета, названная TOI-700 e, находится в обитаемой зоне своей звезды, а это означает, что новооткрытая планета может быть способна поддерживать жизнь, какой мы ее знаем. Исследовательская группа объявила об открытии 10 января на собрании Американского астрономического общества в Сиэтле. Астрономы считают, что в нашей галактике и во Вселенной существует много таких планет. Открытие TOI-700 e, наряду с более ранним подтверждением его системы-хозяина, может предоставить уникальные возможности для лучшего изучения экзопланет в будущем.
«Даже несмотря на то, что на сегодняшний день обнаружено более 5000 экзопланет, TOI-700 e является ключевым примером того, что нам еще многое предстоит узнать», — сказал Джоуи Родригес, доцент кафедры физики и астрономии МГУ, который помог сделать открытие. открытие. Родригес был одним из старших исследователей проекта, которым руководила Эмили Гилберт, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Этот дуэт также является частью первоначальной команды, которая подтвердила существование системы TOI-700 в 2020 году, обнаружив, что в ней есть как минимум три планеты (названные TOI-700 b, TOI-700 c и TOI-700 d).
С новым открытием команда показала, что в обитаемой зоне системы TOI-700 есть две планеты размером с Землю. «Это одна из немногих известных нам систем с несколькими маленькими обитаемыми зонами», — сказал Гилберт. «Это делает систему TOI-700 захватывающей перспективой для дальнейшего развития». Гилберт, Родригес и Эндрю Вандербург, доцент физики Массачусетского технологического института, возглавили текущий проект, в котором участвовали исследователи из десятков учреждений. Родригес, эксперт по экзопланетам в МГУ, сел, чтобы ответить на несколько вопросов, которые помогут объяснить это открытие и лежащие в его основе исследования.
Что делает это открытие особенным?
Открытие TOI-700 e предоставляет ценную возможность для подробных последующих исследований, поскольку это одна из немногих известных систем с двумя маленькими планетами в обитаемой зоне звезды. Ведущая звезда, TOI-700, хорошо подходит для этих усилий по определению характеристик. Эта система очень доступна по сравнению с другими кандидатами или объектами интереса TESS, TOI. Некоторые из этих других систем находятся дальше, и их звезды тусклее. TOI-700 находится очень близко от нас — примерно в 100 световых годах от нас. Наличие близкой и яркой звезды-хозяина позволяет нам достичь чувствительности, необходимой для измерения таких ключевых аспектов, как масса планет и состав атмосферы планеты.
Как можно открыть экзопланету?
С TESS мы наблюдаем более 100 миллионов звезд на ночном небе. Когда мы смотрим на одну из этих звезд, мы также можем видеть, движется ли планета между звездой и спутником, блокируя лишь немного света звезды. Мы используем аналогию с мухой, движущейся перед прожектором. Вы также были частью команды, которая первоначально подтвердила систему TOI-700 в 2020 году.
Не могли бы вы немного рассказать об этом?
Есть почти 10 000 кандидатов в экзопланеты, но не все из них окажутся планетами. Тем не менее, большая часть будет, и наша работа - подтвердить их. В 2020 году одновременно вышла серия из трех статей, подтверждающих существование системы TOI-700. Эмили Гилберт, руководившая текущими усилиями, провела одно из этих исследований. Тот смотрел на звезду, три ее планеты, известные в то время — b, c и d — и динамику системы. Я руководил другой статьей, в которой также использовались данные космического телескопа Спитцер, чтобы подтвердить, что в системе есть планета размером с Землю в обитаемой зоне. Это была планета д. В то время у нас были некоторые намеки на то, что может быть другая планета, планета e, но за пределами системы — ну очень далеко за ее пределами. Однако после того, как мы провели еще один год наблюдений с помощью TESS, мы обнаружили, что планета e на самом деле находится внутри обитаемой зоны, между орбитами планет b и c.
Значит, планеты TOI-700 расположены не в алфавитном порядке?
Нет, и в нашей новой газете есть небольшая пасхалка, где мы говорим: «Извините, они не по порядку». Но это демонстрирует мощь чего-то вроде TESS и причину продолжать наблюдения за системами с уже обнаруженными экзопланетами. Это показывает, что нам нужно еще многому научиться, и, если мы продолжаем наблюдать, возможны сюрпризы.
Можете ли вы рассказать об именах: планеты b, c, d и e? Они окончательные или вы сможете выбрать другие?
Я получаю этот вопрос все время. Люди будут спрашивать, могу ли я назвать экзопланету «Джоуи-1 b» или назвать ее в честь моей жены. Я говорю им, что могу называть их так, но никто другой не стал бы.
На самом деле существует условность, и я не хочу заходить слишком далеко в дебри, но это комбинация инструмента обнаружения или телескопа и каталожного номера. В случае с TOI-700, до того, как они были подтверждены, планеты-кандидаты были обозначены как TOI-700.01, TOI-700.02 и TOI-700.03. Как мы их подтвердили, они стали ТОИ-700 б, ТОИ-700 с и так далее. Буква «а» зарезервирована для звезды, хотя мы называем ее просто TOI-700.
Что дальше для вас и ваших исследований?
Мне задали этот вопрос в 2020 году, и тогда я сказал: «TESS снова будет наблюдать за системой, и мы посмотрим, что произойдет». На этот раз я могу сказать то же самое снова, поскольку TESS собирается повторно наблюдать за TOI-700.
Мы также можем использовать другие инструменты для изучения системы. Например, мы работаем над тем, чтобы использовать другой телескоп, JWST, чтобы охарактеризовать самую большую планету в системе, а также прилагаем большие усилия для измерения массы всех четырех планет с помощью спектроскопических измерений. Но я также участвую в куче разных проектов для TESS. Например, я много работаю с экзопланетами размером с Юпитер, которые находятся очень близко к своим звездам.
Когда я приехал сюда в 2021 году, МГУ предоставил мне возможность создать исследовательскую группу, ориентированную на экзопланеты, что открыло перед студентами МГУ новые интересные исследовательские возможности. Причем не только аспирантов и докторантов, но и магистрантов. Мы проводим исследования экзопланет с помощью нашей обсерватории на территории кампуса, чтобы помочь подтвердить новые планеты из TESS, не такие системы, как TOI-700, а планеты, более похожие по размеру на Сатурн и Юпитер.
Мы начали разговор о обитаемых зонах. Что нужно сделать, чтобы перейти от утверждения, что такая экзопланета, как TOI-700 e, способна поддерживать жизнь, к демонстрации того, что это так?
Это вопрос, который будет обсуждаться десятилетиями. Причина в том, что один из способов, как мы думаем, мы сможем сделать это, идентифицируя биологические сигнатуры в атмосфере планеты. Это действительно сложные измерения.
Я ожидаю, что в течение следующего десятилетия или около того у нас могут быть первые обнаружения возможных биологических сигнатур в атмосфере планеты, но, поскольку многие из них также могут быть объяснены небиологическими источниками, будет много споров. Итак, нам нужно измерить несколько наблюдаемых и решить, какие из них — или их комбинации — на самом деле указывают на жизнь. Все это будет сложно и, я думаю, будет предметом горячих дискуссий.
При этом я бы сказал, что даже если мы что-то находим, мы пытаемся загнать наше понимание жизни в рамки. Я имею в виду, что у нас есть одна точка данных о том, как мы думаем о жизни, и это Земля: это мы и то, что мы видим вокруг себя. Кто сказал, что так выглядит вся жизнь?
