26.05.2024. - Экзопланета, которая является неплохим местом для жизни

Экзопланета, которая является неплохим местом для жизни

Ученые, использующие космический телескоп NASA, обнаружили удивительный мир. Она размером примерно с Землю, расположена удивительно близко к нашей Солнечной системе и могла бы быть удобной для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Внесолнечная планета, или "экзопланета", названная Gliese 12 b, вращается вокруг небольшого холодного красного карлика, расположенного всего в 40 световых годах от Земли в созвездии Рыб. Экзопланета, которую команда обнаружила с помощью спутника NASA Transiting Exoplanet Survey (TESS), по оценкам, имеет ширину, примерно в 1,1 раза превышающую ширину Земли, что делает ее похожей на нашу планету, а также на Венеру, которую часто называют "близнецом" нашей солнечной системы. Глизе 12 b вращается вокруг своей звезды Глизе 12 так близко, что год на ней длится всего 12,8 земных суток. Однако, поскольку красный карлик Глизе 12 составляет всего около четверти размера Солнца, он также намного холоднее нашей звезды. Это означает, что, несмотря на то, что Gliese 12 b находится на расстоянии от своего родителя - красного карлика, равном всего 7% расстояния между Солнцем и Землей, она все еще находится в обитаемой зоне своей планетной системы.

Обитаемая зона, также известная как "Зона Златовласки", - это область вокруг звезды, в которой не слишком жарко и не слишком холодно, чтобы планеты могли содержать жидкую воду, жизненно важный ингредиент для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Хотя, что немаловажно, две команды, участвовавшие в открытии Глизе 12 b, пока не могут с уверенностью сказать, есть ли у нее атмосфера. Поэтому остается неясным, может ли планета быть пригодной для жизни, но исследователи проявляют некоторый осторожный оптимизм. "Самое интересное, что эта планета находится совсем рядом; на самом деле, это одна из ближайших транзитных планет к Земле", - рассказала ученый из Лондонского университетского колледжа Лариса Палеторп, которая руководила исследованием совместно с астрофизиком Шиширом Дхолакией из Университета Южного Квинсленда. Space.com . "Она находится либо в обитаемой зоне своей звезды, либо на самом краю ее — значит, она могла бы быть обитаемой". Ученые заметили Gliese 12 b, когда она пересекала, или "проходила транзитом", поверхность своей родительской звезды - красного карлика. Эти транзиты вызывают крошечные провалы в освещении, которые TESS умеет замечать. Пейлторп добавила, что, когда команда приступала к этому проекту, они не знали наверняка, каким будет период обращения вокруг Земли или ее размер.

"То, что она оказалась настолько похожа по размерам на Землю, было приятным сюрпризом", - продолжила она. "Так что было действительно приятно иметь возможность зафиксировать это, но я думаю, что особенно интересно знать, что с точки зрения обитаемости он может находиться между Землей и Венерой". Gliese 12 b получает около 85% излучения, которое Венера получает от солнца, но считается, что температура ее поверхности намного ниже - 107 градусов по Фаренгейту (42 градуса по Цельсию) по сравнению с температурой поверхности Венеры в 867 градусов по Фаренгейту (464 градуса по Цельсию). Хотя и Земля, и Венера находятся в солнечной зоне, пригодной для жизни, на одной из них может существовать жизнь и атмосфера благоприятна, в то время как другая представляет собой негостеприимный адский ландшафт с температурой, достаточной для плавления свинца. Изучение Gliese 12b может помочь нам понять, почему это так. "Gliese 12 b также может многому научить нас о том, как развивалась наша собственная солнечная система", - добавил Пейлторп. Теперь команда изучит, есть ли у Gliese атмосфера, но, по предварительным данным, если она и есть, то она должна быть относительно тонкой. Однако, как ни удивительно, отсутствие плотной атмосферы является хорошей новостью для перспектив обитаемости планеты.

"Мы знаем, что на некоторых планетах очень плотная атмосфера из водорода, которая покрывает всю планету. Этот очень толстый слой газа на самом деле является плохой новостью для обитаемости", - сказал Винсент Ван Эйлен, научный сотрудник Палеторпа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Space.com. "Обычно эти планеты в два-три раза больше Земли. Глизе 12 b - это реальный размер Земли, так что, вероятно, у нее не такая плотная атмосфера. "У него могло бы либо не быть атмосферы, что было бы не очень хорошо для обитаемости, либо у него была бы такая же разреженная атмосфера, как у Земли". Тем не менее, даже если у Gliese 12 b нет атмосферы, она все равно может стать важным испытательным объектом для продвижения наших поисков жизни в других частях Млечного Пути. Это связано с тем, что, будучи красным карликом, звезда, вокруг которой он вращается, является наиболее распространенной формой звезд в нашей галактике, однако мы относительно мало знаем о планетных системах красных карликов. В Млечном Пути красные карлики составляют самое большое семейство звезд, которые все еще превращают водород в гелий в своих ядрах - процесс, который определяет время жизни звезды на так называемой "главной последовательности". Подсчитано, что от 60% до 70% звезд в нашей галактике являются красными карликами, такими как Глизе-12, а из 30 ближайших к Земле звезд по меньшей мере 20 являются красными карликами.

"Интересно узнать о планетах, вращающихся вокруг маленьких звезд, на что они могут быть похожи и может ли на таких планетах быть жизнь", - добавил Ван Эйлен. Официально известные как звезды K-типа или M-типа, красные карлики имеют от 7,5% до 50% массы Солнца. Такая низкая масса по сравнению с Солнцем означает, что такие звезды горят при более низкой температуре, достигая всего 6380 градусов по Фаренгейту (3500 градусов по Цельсию) по сравнению с температурой нашей звезды в 9900 градусов по Фаренгейту (5500 градусов по Цельсию). Например, температура поверхности Глизе-12 составляет около 60% от солнечной. Эта более низкая температура означает, что тускло светящие красные карлики могут существовать в качестве звезд главной последовательности гораздо дольше, чем умеренно массивные звезды, такие как Солнце. Хотя ожидается, что Солнце проживет около 10 миллиардов лет, продолжительность жизни красных карликов, по прогнозам, в десятки или даже сотни раз превышает этот период. Иногда эта цифра может достигать триллионов лет. Это означает, что у жизни было бы больше времени для развития на планетах, вращающихся вокруг красных карликов, чем на планетах, вращающихся вокруг более крупных звезд главной последовательности.

Но это еще не все хорошие новости для перспектив жизни на экзопланетах, вращающихся вокруг красных карликов. Хотя в зрелом возрасте красные карлики холоднее солнца, считается, что они гораздо более дикие, чем наша звезда. Считается, что звезды этого класса обладают высокой магнитной активностью и испускают частые и мощные вспышки высокоэнергетического света в виде рентгеновских лучей. Эти рентгеновские лучи могут сильно разрушить атмосферу планеты, расположенной рядом с красным карликом. Кроме того, недавние исследования показали, что даже красные карлики, которые остаются спокойными в течение многих лет, могут внезапно разразиться сверхвспышками, в 100-1000 раз более мощными, чем солнечные вспышки на Солнце. Эти извержения чаще происходят в молодости звезд этого класса, а также способны разрушать атмосферы и выкипать жидкую воду даже в обитаемых зонах. Однако на данный момент обе команды, участвовавшие в открытии Gliese 12 b, считают, что красный карлик на орбите относительно спокоен, что может быть хорошей новостью для шансов экзопланеты на наличие атмосферы.

Тот факт, что красные карлики холоднее звезд, подобных солнцу, и, следовательно, их обитаемые зоны расположены ближе к звездам, на самом деле немного облегчает обнаружение экзопланет вокруг них для TESS и его транзитного метода поиска планет. "У нас есть предубеждения в отношении обнаружения планет, которые находятся близко к своим звездам-хозяевам, по сути, просто потому, что они чаще проходят транзитом. Когда мы находим планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, потому что они меньше звезд, яркость прохождения больше", - сказал Пейлторп. "Поскольку красные карлики немного холоднее, обитаемая зона находится ближе к звезде, чем это было бы для солнца нашего типа, а это означает, что у нас больше шансов обнаружить планеты в обитаемой зоне с помощью TESS". Команде придется обратиться к другим приборам, помимо TESS, чтобы продолжить исследование этой планеты. Они также переключатся на другой метод обнаружения экзопланет, чтобы лучше определить характеристики Gliese 12 b. Один из них называется "метод лучевой скорости", который использует крошечные колебания, которые планеты вызывают в движении своих звезд, когда они гравитационно притягиваются к этим звездам.

"Я думаю, что следующий шаг - определить массу планеты. Мы уже активно занимаемся этим в рамках проекта высокоточного поиска планет с радиальной скоростью для Северного полушария (Harps North), который представляет собой телескоп с радиальной скоростью", - сказал Пейлторп. "Кроме того, у нас есть еще одно предложение, принятое Европейской организацией астрономических исследований в Южном полушарии (ESPRESSO), - это еще один телескоп для определения лучевых скоростей. И, надеюсь, на основе наблюдений за лучевыми скоростями мы сможем это сделать". Пейлторп и Ван Эйлен также надеются, что им будет предоставлено время для дальнейшего изучения атмосферы планеты с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Это возможно потому, что, когда Gliese 12 b проходит по поверхности своей звезды, свет, проходящий через ее атмосферу, будет нести характерные отпечатки элементов в атмосфере. Этот процесс называется "спектроскопия пропускания", и Глизе 12 b - лишь один из немногих планет земного типа с умеренным климатом, которые находятся достаточно близко, чтобы их можно было исследовать таким образом. В настоящее время JWST проводит аналогичное исследование для семи похожих на Землю планет системы TRAPPIST-1, расположенных на расстоянии около 40 световых лет от нас.

Эти планеты напоминают Глизе 12b не только тем, что многие из них находятся в обитаемой зоне своей звезды, но и тем, что эта звезда также является маленьким и холодным красным карликом. "Я думаю, что с помощью JWST мы получим по крайней мере некоторые сведения об атмосфере этой планеты, что, я думаю, было бы самым захватывающим занятием теперь, когда она была открыта", - сказал Ван Эйлен. Когда речь заходит о возможности существования жизни на Глизе 12 в, оба ученых проявляют крайнюю осторожность. В конце концов, мы только начинаем понимать этот мир и использовать методы, которые позволили бы обнаружить признаки жизни в атмосфере экзопланеты, даже такой относительно близкой, как Gliese 12b. "Я думаю, что Gliese 12 b многому научит нас в жизни, но мы ничего не можем сказать наверняка. Я думаю, что это очень увлекательно, и мы определенно должны с нетерпением ждать дальнейших исследований о Gliese 12 b", - заключил Пейлторп. - Это неплохое место, чтобы начать охоту за жизнью. Исследование двух команд было опубликовано в четверг (23 мая) в Monthly Notices Королевского астрономического общества и Astrophysical Journal Letters.

Источник