Космическият телескоп Kepler откри 20 нови екзопланети, които обикалят около слаби малки звезди. Пет от тях са в обитаемата зона. Тоест там, където може да има течна вода и самия живот. Екипът на Кеплер обяви това на съвместно заседание на Отдела за планетарни изследвания на Американското астрономическо общество и Европейския планетарен конгрес.
Нови планети с размерите на Земята, понякога малко по-малки, понякога по-големи, като Нептун (те се наричат супер-земи). Те са напълно подходящи за обитаване там дори и за нас, без да се огъваме от прекомерно привличане и без да излитаме в космоса от изключителна лекота. Те се въртят около много малки звезди - оранжеви и червени джуджета от класове К и М. Тези звезди са паразити, които пречат на учените да наблюдават нещо значимо. Така или иначе, Кортни Дресинг, астрономът от Калтех, който представи откритието, ги нарече.
Те наистина са повсеместни: до три четвърти от звездите в Галактиката са червени джуджета. Около 250 са близо, в рамките на 30 светлинни години от нашето Слънце (което е огромно в сравнение с тях, десет пъти повече). Самата Кортни, млада и хубава, настоява да се търсят обитаеми планети в близост до толкова слаби звезди. През последните години това се превърна в това, което сега се нарича тенденция или мейнстрийм.
И така, червени джуджета. Слаби звезди, които са по-малко от десет процента от масата на слънчевата маса и тяхната температура на фотосферата е 3500 келвина и по-ниска, което е почти половината от тази на Слънцето. Хипотетично обаче те могат да живеят още трилион години, което излиза извън хоризонта на най-буйното въображение. Цялата Вселена е започнала само преди 13,8 милиарда години. През това време се раждат и умират много звезди, а джуджетата възнамеряват да съществуват стотици пъти по-дълго. Никой от физиците няма да се ангажира да прогнозира какво ще се случи със света за толкова дълго време, но ако всичко остане „както преди“, тогава животът в звездите от М-клас може да възникне с голяма вероятност. Ако вече не е замислена.
Kepler-20f е екзопланета, обикаляща около звездата Kepler-20 в съзвездието Лира. Маса - 0,66 земни маси. Орбитата е четвъртата от родителската звезда. Една година на планетата трае 19 земни дни
Снимка: НАСА / мисия Кеплер
В търсенето на извънземен живот надеждите на земляните се редуват с разочарования. Никой не пише съобщения на земния разум от извънземния, никъде не виждаме ясни следи дори от примитивни организми. Надявайки се на Марс - почти спря. Сега се надяваме на Европа, луната на Юпитер. Но най-вече надеждата, разбира се, е в екзопланети (планети, които обикалят около звезда, която не е Слънцето).
Промоционално видео:
Първата екзопланета е открита от полския астроном Александър Волшан през 1990 година. Той изчисли, че една от неутронните звезди има две планети, по-големи от Земята: едната 3,4 пъти, а другата 2,8. Оттогава много планети са открити в близост до други звезди и днес, заедно с кандидати (все още не потвърдени сигнали), са известни около пет хиляди от тях.
Тогава каква е сензацията? Фактът, че няколко планети наведнъж се оказаха както земни по размер, така и в обитаемата зона. Такива открития все още са редки, въпреки че има усещането, че ето, че е започнало. Например през лятото е била открита подобна на Земята планета в близост до най-близката звезда - червеното джудже Проксима Кентавър. Той е изчислен от наблюдения в обсерваторията La Silla в Чили.
Но телескопът Kepler остава основният доставчик на новини за светове извън Слънчевата система. Защо наскоро той започна да открива толкова много планети и суперземни с размерите на Земята? Роман Рафиков, професор по астрофизика от университета в Кеймбридж (Великобритания) и Института за напреднали изследвания (Принстън, САЩ) отговори на този въпрос пред нашето списание:
- Не бих казал, че това е скорошна тенденция. Кеплер ги отвори почти от началото на мисията и това са вече пет години. Той беше първият, разбира се, открил големи планети като Юпитер, които дават най-силния сигнал, когато преминават през диска на звездата. Транзитният сигнал от планета като Земята е значително по-слаб, веднъж на 100, следователно за такива събития трябва да проследите много транзити, за да събирате статистически данни. Отне известно време, но от самото начало на мисията Кеплер създаде планети като Нептун и близките до Земята по размери.
Част от оптичната система на космическия телескоп Кеплер
Снимка: НАСА / мисия Кеплер
Наблюденията на звезди с маса по-малка от Слънцето са добри, тъй като по време на транзит малка планета покрива по-голямата част от звездния диск, отколкото по време на транзит на звезда като Слънцето. А именно относителният спад в яркостта на звездата е сигнал по време на транзит. Затова винаги е по-лесно да намерите дори малки планети там. Има специални проекти, например MEarth, които са специализирани точно в такива системи.
Има ли живот там? Въпросът на настоящия етап от изследването е разделен на две. Първо: възможно ли е там по принцип? Второ: можем ли да го открием?
Нека започнем с първата. Обитаемата зона е доста примитивна концепция. Това е просто зоната около звезда, в която водата на повърхността на планетата може да съществува в течна форма. Не твърде близо, за да може водата да се превърне в пара, и не твърде далеч, за да замръзне. Има вода - има биохимични реакции в клетките. Въведохме тази концепция по простата причина, че не сме виждали друг живот освен земния. Затова търсим подобен.
Червените джуджета са слаби, студени звезди. Обитаемата им зона е много по-близо от тази на Слънцето. Ако живеехме там, Земята ще трябва да се движи в орбитата на Меркурий, за да получи достатъчно топлина. И би имало проблеми. Най-очевидната е радиацията: рентгенови лъчи, мощни ракети. Само атмосферата и, в случай на изригвания, магнитното поле могат да предпазят от това.
Друг проблем е гравитацията на близкото светило. Неговите приливни сили могат да забавят въртенето на планетата по същия начин, както Земята забави Луната (поради което нашият спътник винаги е обърнат към нас с една страна). Тогава винаги щеше да има горещ ден от едната страна на планетата и замръзнала космическа нощ от другата. Такива условия, разбира се, не допринасят за появата на живот, но има вариант, когато планетата изпадне в резонанс с гравитацията на звездата и все още се върти, както се случи с Меркурий. Третият проблем е звездният вятър: потоци от заредени частици, бягащи от червено джудже, могат просто да взривят атмосферата в космоса в продължение на милиарди години.
Планетата Proxima b се върти около звездата на Proxima Centauri в обитаемата зона
Снимка: ESA / Хъбъл и НАСА
Има модели за заобикаляне на тези трудности. И тъй като има модели, то някъде в Galaxy те биха могли да бъдат реализирани. Особено, ако вземете предвид броя на малките звезди и планети около тях (според съвременните оценки има десетки, ако не и стотици милиарди).
Да кажем, че на една от тези планети има живот, който е подобен по биохимия на земния живот. Какви са признаците за намирането му? Отговорът е следният: първо докажете наличието на течна вода и атмосфера, а след това потърсете биомаркери, първият от които е свободният кислород. Факт е, че кислородът в атмосферата може да се появи почти изключително в резултат на фотосинтеза от живи организми. Физическите и химичните процеси, разбира се, също го създават, но не в такива количества. Трябва да бъдат изпълнени няколко условия, за да може този газ да се появи сам. Като цяло, ако в атмосферата има кислород, шансовете за обитаемост се увеличават значително. Досега не са открити такива планети. Възможно ли е по принцип да се изследват техните атмосфери? Следователно - със земни телескопи и обсерватории в близкото космос?
„Оказва се, че нещо вече е възможно сега“, казва Роман Рафиков. - Например, наскоро откритата система TRAPPIST-1 съдържа три планети с размер от порядъка на Земята, обикалящи на кратки орбити - един и половина и два дни за две вътрешни планети - около звезда джудже. Масата му е 8%, а радиусът е 11% от слънчевата, светимостта е 2000 пъти по-малка от тази на Слънцето. В този случай звездата е на 40 светлинни години от нас, много близо.
Наскоро международен екип от изследователи използва космическия телескоп Хъбъл, за да изследва атмосферата на тези планети, използвайки пропускателна спектроскопия. При този метод се извършват наблюдения по време на транзит - измерва се поглъщането на звездната светлина в атмосферата на планетата с дължини на вълните, съответстващи на химичните елементи в нея. Това е много трудно наблюдение, тъй като участва само малка част от атмосферата в крайника на планетата. В този случай, за да усилят сигнала, наблюдателите изчакаха, докато двете вътрешни планети - които седят в обитаемата зона - преминат едновременно през диска на звездата. Комбинираният им сигнал беше измерен. Добра идея.
Резултатът показа, че тези планети не могат да съдържат разширени водородни атмосфери без облаци. Но други възможности остават - например силно облачна атмосфера като венерианската или атмосфера на водна пара. И така, обхватът за по-нататъшни изследвания на тази планетарна система е огромен.
В бъдеще новият американски инфрачервен телескоп JWST (космическият телескоп „Джеймс Уеб“, планирано е да започне да функционира през 2018 г.) ще направи подобни наблюдения повече или по-малко рутинни.
Добре? Ние държим юмруците си. Ние чакаме.
Огледала на космическия телескоп JWST (космически телескоп Джеймс Уеб)
Снимка: НАСА