|
Найдены подходящие для появления жизни экзопланеты
|
|
|
|
20 новых экзопланет, вращающихся вокруг тусклых маленьких звёзд, обнаружил космический телескоп Kepler. Пять из них - внутри зоны обитаемости. То есть там, где может быть жидкая вода и собственно жизнь. Команда Kepler сообщила об этом на совместной встрече отделения планетных исследований Американского астрономического общества и Европейского планетного конгресса.
|
|
|
|
Новые планеты размером с Землю, иногда чуть меньше, иногда больше, как Нептун (такие называют суперземлями). Они вполне подходят для того, чтобы там обитать даже нам, не сгибаясь от непомерного притяжения и не улетая в пространство от необычайной лёгкости. Вращаются они вокруг совсем мелких звёзд - оранжевых и красных карликов классов К и М. Эти звёзды - паразиты, мешающие учёным наблюдать что-то значительное. Так во всяком случае окрестила их Кортни Дрессинг, астроном из Калтеха, презентовавшая открытие.
|
 |
|
Они действительно повсеместны: до трёх четвертей звёзд в Галактике - именно красные карлики. Около 250 находятся близко, в пределах 30 световых лет от нашего Солнца (которое по сравнению с ними просто огромно, раз в десять больше). Сама Кортни, молодая и симпатичная, настаивает на том, чтобы обитаемые планеты искали близ таких тусклых звёзд. В последние годы это становится тем, что сейчас называют трендом или мейнстримом.
|
|
|
|
Итак, красные карлики. Слабенькие звёзды, которые по массе бывают меньше десяти процентов солнечной, а температура фотосферы у них - 3500 кельвинов и ниже, что почти вдвое меньше, чем у Солнца. Однако гипотетически они могут прожить ещё триллионы лет, что уходит за горизонт самого буйного воображения. Вся Вселенная началась лишь 13,8 млрд лет назад. За это время родились и умерли многие звёзды, а карлики намерены существовать в сотни раз дольше. Никто из физиков не возьмётся предсказать, что случится с миром за столь долгий срок, но если всё останется "как раньше", то жизнь у звёзд класса М может зародиться с большой вероятностью. Если уже не зародилась.
|
|
|
|
В поисках инопланетной жизни надежды землян чередуются с разочарованиями. Никто не пишет посланий земному разуму от внеземного, нигде мы не видим явных следов хотя бы примитивных организмов. Надеялись на Марс - почти перестали. Сейчас надеемся на Европу, спутник Юпитера. Но больше всего надежд, конечно, на экзопланеты (планеты, которые обращаются вокруг звезды, не являющейся Солнцем).
|
|
|
|
Первую экзопланету открыл польский астроном Александр Вольщан в 1990 году. Он высчитал, что у одной из нейтронных звёзд есть две планеты больше Земли: одна в 3,4 раза, другая - в 2,8. С тех пор открыли множество планет у других звёзд, и на сегодня вместе с кандидатами (пока не подтверждёнными сигналами) их известно около пяти тысяч.
|
|
|
|
Тогда в чём сенсация? В том, что сразу несколько планет оказались и похожи на Землю размером, и в зоне обитаемости. Такие открытия пока ещё редки, хотя есть ощущение, что вот оно, началось. Например, летом землеподобную планету нашли у ближайшей к нам звезды - красного карлика Проксимы Центавра. Её вычислили по наблюдениям обсерватории Ла-Силья в Чили.
|
|
|
|
Но главным поставщиком новостей о мирах за пределами Солнечной системы остаётся телескоп Kepler. Почему в последнее время он стал находить так много планет размером с Землю и суперземель? На этот вопрос нашему журналу ответил Роман Рафиков, профессор астрофизики Кембриджского университета (Великобритания) и Института передовых исследований (Принстон, США):
|
|
|
|
- Я бы не сказал, что это недавняя тенденция. Kepler их открывал практически с начала миссии, а это уже лет пять. Первыми, конечно, он обнаружил большие планеты вроде Юпитера, которые дают самый сильный сигнал при прохождении по диску звезды. Транзитный сигнал от планеты типа Земли значительно, раз в 100, слабее, поэтому для таких событий нужно отследить много транзитов, чтобы набрать статистику. Это заняло какое-то время, но с самого начала миссии Kepler выдавал и планеты типа Нептуна, и близкие по размерам к Земле.
|
|
|
|
Наблюдения звёзд с массой меньше Солнца хороши тем, что при транзите маленькая планета закрывает большую часть диска звезды, чем при транзите звезды типа Солнца. А именно относительное падение яркости звезды является сигналом при транзите. Поэтому там всегда легче обнаружить даже маленькие планеты. Есть специальные проекты, например MEarth, которые специализируются именно на таких системах.
|
|
|
|
Есть ли там жизнь? Вопрос на нынешней стадии исследований делится на два. Первый: возможна ли она там в принципе? Второй: способны ли мы её обнаружить?
|
|
|
|
Начнём с первого. Зона обитаемости - понятие довольно примитивное. Это всего лишь область вокруг звезды, в пределах которой вода на поверхности планеты может существовать в жидкой форме. Не слишком близко, чтобы вода не обратилась в пар, и не слишком далеко, чтобы не замёрзла. Есть вода - идут биохимические реакции в клетках. Мы ввели это понятие по той простой причине, что никакой другой жизни, кроме земной, не видели. Посему ищем подобную.
|
|
|
|
Красные карлики - звёзды неяркие, холодные. Зона обитаемости у них гораздо ближе, чем у Солнца. Если бы мы жили там, Земле пришлось бы переехать внутрь орбиты Меркурия, чтобы получить достаточно тепла. И возникли бы проблемы. Самая очевидная - радиация: рентгеновское излучение, мощные вспышки. От этого может защитить лишь атмосфера и, в случае вспышек, магнитное поле.
|
|
|
|
Другая проблема - тяготение близкого светила. Его приливные силы могут затормозить вращение планеты так, как Земля затормозила Луну (отчего наш спутник всегда повёрнут к нам одним боком). Тогда на одной стороне планеты всегда был бы жаркий день, а на другой мёрзлая космическая ночь. Возникновению жизни такие условия, понятно, не способствуют, но есть вариант, когда планета попадёт в резонанс с гравитацией звезды и всё же будет вращаться, как это случилось с Меркурием. Третья проблема - звёздный ветер: потоки заряженных частиц, вылетающих из красного карлика, могли просто сдуть атмосферу в пространство за миллиарды лет.
|
|
|
|
Существуют модели, позволяющие обходить перечисленные сложности. А раз есть модели, то где-то в Галактике они могли реализоваться. Особенно если учесть количество мелких звёзд и планет вокруг них (по современным оценкам, их десятки, если не сотни миллиардов).
|
|
|
|
Допустим, на одной из этих планет есть жизнь, похожая по биохимии на земную. По каким признакам её найти? Ответ такой: сначала доказать наличие жидкой воды и атмосферы, а затем искать биомаркеры, первый из которых свободный кислород. Дело в том, что кислород в атмосфере может появиться почти исключительно в результате фотосинтеза живыми организмами. Физические и химические процессы его, конечно, тоже создают, но не в таких количествах. Должно совпасть несколько условий, чтобы этот газ появился сам по себе. В общем, если в атмосфере есть кислород, то шансы на обитаемость сильно возрастают. Пока таких планет не нашли. Можно ли в принципе исследовать их атмосферы? Отсюда - земными телескопами и обсерваториями ближнего космоса?
|
|
|
|
- Что-то, оказывается, можно уже сейчас, - говорит Роман Рафиков. - Например, недавно обнаруженная система TRAPPIST-1 содержит три планеты с размером порядка Земли, обращающихся на коротких орбитах - полтора и два дня для двух внутренних планет - вокруг карликовой звезды. Её масса составляет 8%, а радиус 11% от солнечной, светимость в 2000 раз меньше, чем у Солнца. При этом звезда находится в 40 световых годах от нас, весьма недалеко.
|
|
|
|
Недавно международная группа исследователей использовала космический телескоп Hubble для изучения атмосфер этих планет методом трансмиссионной спектроскопии. В этом методе наблюдения проводятся во время транзита - измеряется поглощение звёздного света в атмосфере планеты на длинах волн, соответствующих химическим элементам в ней. Это очень сложное наблюдение, потому что задействуется лишь малая часть атмосферы на лимбе планеты. В данном случае, чтобы усилить сигнал, наблюдатели дождались, когда обе внутренние планеты - которые сидят в зоне обитаемости - прошли по диску звезды одновременно. Их комбинированный сигнал и был измерен. Красивая идея.
|
|
|
|
Результат показал, что эти планеты не могут содержать протяжённые водородные атмосферы без облаков. Но остаются другие возможности - например, сильно облачная атмосфера типа венерианской или атмосфера из водяного пара. Так что, простор для дальнейших исследований этой планетной системы огромен.
|
|
|
|
В будущем новый американский инфракрасный телескоп JWST (James Webb Space Telescope, его планируют ввести в действие в 2018 году) сделает такие наблюдения более-менее рутинными.
|
|
|
|
Ну что? Держим кулаки. Ждём.
|
|
|
|
Как открывают планеты
|
|
|
|
Есть три основных способа обнаружить планету у чужой звезды.
|
|
|
|
Первый: метод транзита. Планета проходит перед диском звезды и затмевает её. Современные инструменты способны отследить изменение яркости всего в тысячные доли процента. Для сравнения: Юпитер, проходя по диску Солнца, затмевает его примерно на один процент.
|
|
|
|
Второй: увидеть смещение звезды под действием гравитации планеты. Когда планета находится перед звездой, она приближает её к нам, когда позади - оттягивает. Спектрометром можно измерить, как меняется расстояние.
|
|
|
|
Третий способ: прямо наблюдать свет самой планеты. Подходит для больших и молодых планет, разогретых силой собственной гравитации. Они горячие и светятся. Чтобы найти такие, нужно очистить поле зрения от света звезды. Это достигается с помощью специальной аппаратуры.
|
|
|
|
Из более экзотических способов обнаружения экзопланет следует отметить микролинзирование и астрометрию.
|
|
Kepler
|
|
|
|
Космическая обсерватория NASA, предназначенная для поиска экзопланет методом транзита. Измеряет изменение яркости звёзд в Галактике. Инструмент - высокоточный фотометр. Когда планета частично затмевает звезду, Kepler фиксирует сигнал.
|
|
|
|
Запущен 7 марта 2009 года. Обращается по гелиоцентрической орбите, сходной с земной. Период обращения вокруг Солнца - 372,53 суток. Постепенно удаляется от Земли и в 2016 году находится на расстоянии более 160 млн км. от неё. 11 мая 2013 года потерял ориентацию в пространстве из-за отказа двух маховиков из четырёх. Несколько месяцев спустя инженеры нашли способ ориентировать аппарат давлением солнечного света. Была объявлена миссия K2, которая продолжается в настоящее время.
|
|
|
|
На сегодня Kepler нашёл 2330 планет и ещё 4706 занесено в список кандидатов. Это две трети всех известных экзопланет.
|
|
|
|
https://rg.ru/2016/11/23/teleskop-kepler-nashyol-5-podhodiashchih-dlia-poiavleniia-zhizni-planet.html
|
