Есть ли у небольших звезд больше миров размером с Землю
Земля — наш единственный пример обитаемой планеты, поэтому имеет смысл искать миры размером с Землю, когда мы ищем потенциально обитаемые экзопланеты. Когда астрономы обнаружили семь из них, вращающихся вокруг звезды красного карлика в системе TRAPPIST-1, люди задались вопросом, не встречаются ли планеты земного размера чаще вокруг красных карликов, чем звезды типа Солнца. Но так ли это? Возможно, нет. Эпоха охоты за экзопланетами наступила, когда НАСА запустило космический телескоп «Кеплер» в 2009 году. Миссия прошла успешно и обнаружила почти 5000 экзопланет, из них 2711 подтвержденных и еще 2056 ожидающих подтверждения. Миссия «Кеплер» завершилась в 2018 году, и в том же году поиск планет взял на себя TESS (транзитный спутник для исследования экзопланет). Первоначальные результаты Кеплера показали, что экзопланеты размером с Землю в обитаемых зонах чаще встречаются вокруг М-карликов. Но с течением времени образец Кеплера оказался под пристальным вниманием.
Новое исследование углубляется в проблему и объясняет, что произошло со времен Кеплера, и почему полученные данные нуждаются в переосмыслении. Статья называется «Нет доказательств наличия большего количества планет размером с Землю в обитаемой зоне звезды M Кеплера по сравнению со звездами FGK». Он был принят в The Astronomical Journal и в настоящее время доступен на сервере препринтов arXiv. Ведущий автор — Гален Бергстен из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны. «Надежное обнаружение планет размером с Землю в обитаемой зоне остается неуловимым в выборке Кеплера даже для М-карликов», — пишут авторы. Раньше астрономы думали, что Кеплер нашел довольно значительное количество таких планет. Различные исследователи использовали результаты Кеплера для экстраполяции частоты появления этих желанных планет. Но текущие исследования показывают, что результаты Кеплера были неточными. Это означает, что предполагаемая частота возникновения также была неточной.
«Кеплер» должен был сосредоточиться на планетах размером с Землю вокруг звезд, подобных Солнцу, с предпочтительным долгосрочным мониторингом продолжительностью около одного года. Годовой мониторинг даст более надежные данные, чем более короткий мониторинг, когда дело доходит до измерения появления этих планет. Однако на космическом корабле произошли некоторые механические неисправности, которые положили конец этому этапу эксплуатации. В результате его исследование было прервано, прежде чем он смог провести уверенное исследование планет размером с Землю в обитаемых зонах. Но данные — это все, с чем исследователям приходилось работать. Это привело к оценкам появления планет размером с Землю, экстраполированным на основе данных Кеплера о красных карликах. Исследование 2014 года показало, что 25% красных карликов имеют суперземли. А исследование 2015 года обнаружило 156 кандидатов размером с Землю вокруг карликов M с малой массой. По результатам 2015 года частота появления планет земного размера вокруг красных карликов составила 0,16. Поскольку около 75% звезд Млечного Пути являются красными карликами, это означает, что вокруг красных карликов существует огромное количество планет земного размера. Может ли это быть правдой?
Возможно, нет. ЕКА запустило свой космический корабль «Гайя» в 2013 году и специализируется на измерении звезд. Он сосредоточен на астрометрии, которая измеряет положение, расстояния и движение звезд. Но он также выполняет фотометрические измерения светимости звезд, определяя их температуру, массу и возраст. Это лучше, чем у Кеплера. Гея выявила неточность результатов Кеплера. «Однако обновленные звездные свойства Гайи привели к тому, что многие звезды Кеплера перешли к более ранним классификациям спектральных классов, при этом большинство звезд (и их планет) теперь оказались больше и горячее, чем считалось ранее», - объясняют авторы. Астрономы ищут неуловимое количество планет размером с Землю в обитаемых зонах среди всех типов звезд. Единственный надежный способ найти его, кроме измерения каждой звезды и планеты, — это экстраполяция выборки. Поскольку сейчас считается, что выборка Кеплера ошибочна, это означает, что предыдущие экстраполяции ошибочны. Что это значит для нас?
Это исследование пришло к новым цифрам, основанным как на данных Кеплера, так и на данных Гайи. Новые цифры намного ниже первоначальных оценок и экстраполяций. «Недостаток обнаруженных планет в обитаемой зоне размером с Землю в обновленной выборке означает, что Кеплер не предлагает никаких доказательств, подтверждающих увеличение количества обитаемых планет размером с Землю вокруг M-карликов по сравнению со звездами FGK», — пишут авторы. «При оценке созвездий мы обнаружили отсутствие достаточных доказательств, подтверждающих, что у карликов M есть больше планет размером с Землю, чем у звезд FGK в созвездиях обитаемой зоны». Созвездие – это близость планеты к звезде. Таким образом, ранние данные Кеплера не были надежными. Предстоит провести еще больше исследований, прежде чем мы поймем, сколько планет земного типа существует вокруг M-карликов или вокруг звезд типа Солнца (FGK). Красные карлики изначально тусклые, а меньшая планета не блокирует много света, что затрудняет обнаружение транзитов. Это исследование не является последним словом. По мере поступления более качественных данных и их тщательного изучения учеными-охотниками за планетами они обязательно придут к лучшему пониманию.
Нам всем хотелось бы знать, сколько планет размером с Землю находится в обитаемых зонах. Но когда дело доходит до красных карликов, вопрос об обитаемости с самого начала не совсем понятен. Красные карлики, особенно молодые, излучают много радиации. Это могло бы сделать обитаемыми планеты в их предполагаемых обитаемых зонах. Возможно, у них нет способа удержать свою атмосферу. И звезды непостоянны. Их светимость меняется со временем, а это означает, что их обитаемые зоны со временем смещаются. Раньше наше солнце было тусклее, но оно медленно и неумолимо светлеет. Поэтому неправильное определение возраста звезды искажает все остальное. Есть много оставшихся без ответа вопросов относительно экзопланет размером с Землю, оптимистичных и консервативных обитаемых зон, вспышек красных карликов и множества других проблем. Но одна из основных вещей, которую астрономы хотели бы понять, — это то, насколько широко распространены планеты размером с Землю. Похоже, мы все еще ждем, чтобы это узнать.
