Список экзопланет альфа центавра
Обновлено: 05.07.2024
В конце 2013 года в космос был запущен спутник Gaia, который в будущем мог принести массу открытий, помогающих астрометрии. Астрометрический метод в некотором отношении схож с измерением лучевой скорости. Планета и звезда вращаются вокруг общего центра тяжести, который обычно находится внутри звезды, но, конечно, смещен к ее центру. В случае, если измерение лучевой скорости будет отражаться в смещении спектральных линий, то астрометрия нам понадобится через более длительный промежуток времени для измерения положения звезд на небе и их собственного движения. Астрометрия особенно подходит для обнаружения планет на более отдаленных орбитах. Gaia мог бы найти множество планет вокруг относительно близких звезд, но в системе Альфа Центавра.
Ученые, следовательно, раньше времени додумались использовать более длинные волны – в частности, сборку 66 радиотелескопов ALMA в Чили.
Объясню простым языком: если мы смотрим на Солнечную систему с расстояния 10 парсеков (32 световых года), значит, Юпитер двигался вокруг Солнца в диапазоне около 500 микросекунд. Gaia должен дотянуться до некоторых звезд с точностью до 10 микросекунд.
ALMA в этом отношении менее точен. Ученые дополнительно должны работать с максимальной базой, длина которой составляет 16 километров. Развернуть телескопы так далеко друг от друга непросто, а тем более быстро. Рэйчел Эйксон и ее команда провели в 2018 и 2019 годах три наблюдения.
Команда ученых использовала новые данные, архивные данные и измерения лучевой скорости и полагала, что их точность могла бы увеличиться до 2,5 раз. Достигнутое таким образом разрешение порядка 100 микросекунд, которое могло бы по звездам Альфа Центавра помочь обнаружить экзопланеты весом порядка десятки родных Земель, на расстоянии от 1 до 3 а.е. Скрестим пальцы!
О звёздной системе Альфа Центавра
Эта планета находится в звёздном семействе, состоящем из трёх светил, на расстоянии 4, 22 световых лет от нас в созвездии Центавра. Сама звёздная система называется Альфа Центавра. Две звезды нам с Земли кажутся единым объектом – Альфа Центавра А и Альфа Центавра В . Вместе они выглядят как одно целое светило, причём, одно из самых ярких объектов на ночном небе. Планета же, приглянувшаяся нам, вращается вокруг третьей звезды – неприметного красного карлика – Альфа Центавра С (другое название Проксима Центавра ). Её звёздная величина всего 11m, поэтому мы не можем видеть её невооружённым глазом, так как красные карлики излучают малое количество энергии.
Альфа Центавра А и Альфа Центавра В слишком близки друг к другу. Эти светила являются звёздами главной последовательности и по своим характеристикам очень похожи на наше Солнце, только это семейство немного постарше Солнца (ему 4, 5 млрд лет, а системе Альфа Центавра 6 млрд лет). Обе звезды вращаются по эллиптической орбите вокруг общего центра масс, а период их обращения составляет 79, 91 земных лет. Если вы помните фильм «Аватар», то именно туда и полетели земляне – к вымышленной планете Полифем, вращающейся вокруг звезды Альфа Центавра А, на её спутник Пандору.
Красный карлик Альфа Центавра С находится в 0,21 световых лет от своих более массивных и ярких сестёр. Период обращения вокруг них составляет 500 000 лет! Звезда эта крошечная: её диаметр всего в полтора раза больше диаметра Юпитера! Поскольку она весьма неприметная, то открыл её лишь в 1915 году английский астроном Роберт Иннес. Он же и предложил своей находке название Проксима Центавра, что означает «ближайшая».
Открытие надежды
В 1998 году спектрограф орбитального телескопа «Хаббл» обнаружил планету, вращающуюся на расстоянии 7,5 млн км от красного карлика. Открытие новой планеты было подтверждено лишь в результате долгих и тщательных наблюдений в 2016 году и назвали её Проксима Центавра b. Обнаружили её методом радиальных скоростей, при котором периодическое смещение спектральных линий, обусловленное эффектом Доплера, позволяет определить наличие планеты вокруг звезды.
Какие же приятные бонусы есть у Проксима Центавра b?
Бонус 1: зона обитаемости.
Планета находится в зоне обитаемости, ведь красный карлик намного слабее нашего Солнца, поэтому близкое расстояние к своей звезде не является помехой в данном случае. Проксима Центавра b получает от своей родительской звезды примерно 65 % света, который Земля получает от Солнца, поэтому здесь может быть значительно холоднее. Вся наша надежда на атмосферу: благодаря парниковому эффекту здесь будет довольно тепло, и средняя температура составит от + 7 до + 15 С. При такой температуре возможно существование воды в жидком виде на поверхности.
Бонус 2: размер имеет значение.
Новый мир всего на 10% в диаметре больше нашего и может обладать атмосферой, теми же ингредиентами и элементами. Если допустить, что у нашего объекта каменистый состав и плотность, равная плотности Земли, то её минимальный радиус будет равен 1,1 радиуса Земли. Ускорение свободного падения, опираясь на эти данные, равно 10,2968 м/с². Как мы видим, это не сильно отличается от нашей родной планеты.
К сожалению, на этом бонусы заканчиваются. Вот, что относится к неудобствам:
1. Новый год – уже не праздник…
Полный оборот вокруг своей звезды Проксима Центавра b проходит за 11,2 земных дней, то есть, новый год на этой планете вы бы праздновали каждые 11 дней! Но не всё так весело: из-за приливного блокирования нет никакого наклона оси, а, значит, времена года определяются тем, насколько вытянута орбита. Если орбита совершено или почти круглая, никаких времен года не будет.
2. Две стороны медали
Проксима Центавра — это красная карликовая звезда, намного меньше, легче и тусклее, чем наше родное Солнце. Из-за этого планета должна быть гораздо ближе к своему светилу, чтобы получать тепло, а близость означает большие приливные силы. В случае с Проксимой b, этих сил достаточно, чтобы «запереть» планету у звезды и не давать ей вращаться вокруг себя. То есть, на одном полушарии планеты всегда будет день, а на другом – ночь.
3. Негостеприимный климат
Сторона, обращённая к звезде, будет «поджаренной» - она всегда будет получать солнечный свет и никогда от него не отдохнет. А вот другая сторона будет царством вечной ночи. Граница между днем и ночью — «кольцо» вокруг планеты — будет видеть закаты и рассветы, и именно там будут наиболее похожие на земные условия.
4. Капризная звезда
Альфа Центавра С, как и все красные карлики, является вспыхивающей переменной звездой. Во время вспышек её светимость может увеличиться в несколько раз. Эти выбросы могут оказаться смертельными и стерилизовать любые органические формы жизни на поверхности планеты. Если наше магнитное поле на Земле защищает нас от такой участи, то Проксиме b не повезло – у неё нет магнитного поля, так как она не вращается.
5. Никаких трав и цветов
Несмотря на то, что Проксима b куда ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, Проксима Центавра намного холоднее и тусклее и практически не излучает ультрафиолетового света, который используют растения для получения энергии на Земле. Жизни придется найти другой способ. Но зато здесь можно было бы спокойно загорать и не обгорать при этом, ведь ультрафиолета-то нет!
Есть ли там сейчас кто живой?
Вряд ли. Проксима Центавра b в настоящее время получает в 60 раз больше высокоэнергетического излучения и рентгеновского излучения в 400—404 раза выше, чем Земля. Если у этой экзопланеты действительно нет магнитного поля, а общее количество полученного излучения с момента образования превышает в 7-16 раз количество излучения, полученного Землёй, то всё же такие показатели допускают возможность существования биосферы, использующей биологическую флуоресценцию как защитный механизм от вспышек излучения капризной Проксимы Центавра.
Но в марте 2017 года для гипотетических жителей Проксимы Центавра b произошла катастрофа: астрономы зарегистрировали мощную вспышку на родительской звезде с помощью радиотелескопа Atacama Large Millimeter Array. Её яркость увеличилась на протяжении 10 секунд в 1000 раз. Проксима Центавра b должна была получить огромную дозу радиации, поэтому, если на планете и существовала биосфера, то она бы погибла без шансов. Поскольку такие вспышки у этой капризной звезды не редкость, они бы давно лишили планету атмосферы или океана и сделали её поверхность абсолютно стерильной и безжизненной. Так что, если честно, Проксима Центавра b для нас дом так себе. Лучше поискать что-нибудь ещё!
13 июня НАСА отчиталась об открытии 4000 экзопланет — планет за пределами Солнечной системы. Туда входят самые разные инопланетные миры, которые вращаются вокруг крошечных нейтронных звезд и распухших, умирающих солнц, «толкутся» в переполненном центре нашей галактики Млечный Путь и плавают в одиночестве в глубинах межзвездного пространства. Однако одно место явно пустовато: это Альфа Центавра, звездная система по соседству с нашей. Из-за запутанного стечения обстоятельств эта интригующая цель осталась почти неизведанной — по крайней мере, до сих пор.
Технологии поиска совершенствуются, и звезды в буквальном смысле складываются в нужном порядке, чтобы выдать секреты Альфы Центавра. «Уровень интереса к поиску [потенциально обитаемых миров] определенно растет», — говорит астрофизик Руслан Беликов из Исследовательского центра Эймса НАСА.
В течение последних нескольких недель команда Беликова и другая группа во главе с Маркусом Каспером из Европейской южной обсерватории пытались разглядеть предполагаемые планеты в системе Альфа Центавра с помощью двух гигантских телескопов в Чили. Используя новые высокоточные приборы для исследования звездного света, ученые готовятся к еще более точным поискам. Если эти усилия окажутся напрасными, несколько частных организаций разрабатывают недорогие спутники, чтобы искать предполагаемые экзопланеты из космоса.
«Есть риск, потому что мы не знаем, увидим ли мы что-нибудь. На мой взгляд, риск уравновешивается вознаграждением за получение изображения Земли 2.0», — говорит Беликов.
Межзвездные близнецы
Притягательность Альфы Центавра легко понять: ученым, стремящимся найти обитаемые миры за пределами нашего, эта система кажется слишком хорошей, чтобы существовать на самом деле. Она содержит не одну звезду, напоминающую наше солнце, а целых две: Альфа Центавра А и В. Звезда А — близнец Солнца по температуре, размеру, светимости и составу; звезда B чуть меньше и холоднее. Они обе примерно на 10 процентов старше нашей Солнечной системы, оставляя достаточно времени для любой инопланетной эволюции, чтобы сделать свое дело.
Альфа Центавра также является самой близкой к нам звездной системой в галактике, находящейся всего в 4.37 световых лет от нас, что делает длительность теоретического полета к ней меньше продолжительности человеческой жизни. В качестве дополнительного бонуса, Альфа Центавра A и B имеют третьего компаньона, тусклого красного карлика по имени Проксима Центавра, который имеет собственный мир размером с Землю.
Расположение системы Альфа Центавра на звездной карте (указано стрелочкой).
Казалось бы — вот она, земля обетованная. Эта планета, названная Проксимой b, находится в обитаемой зоне своей звезды, имея равновесную температуру около -40 градусов: это дает надежду на существование жидкой воды рядом с экватором. Но, увы, эту планету пришлось убрать из рассмотрения: «зона жизни» у красного карлика очень близка к нему, и планета вращается на расстоянии всего 7.3 млн км от него (5% расстояния между Землей и Солнцем).
В итоге она получает дозу рентгеновского излучения в 400 раз больше, чем наша родная планета, а с учетом того, что у нее нет магнитного поля, такое мощное излучение буквально испепеляет поверхность ближайшей к нам экзопланеты. И если учесть то, что красный карлик — звезда не самая стабильная, и что во время вспышки в марте 2017 года излучение Проксимы выросло на три порядка за 10 секунд — с крайне высокой долей вероятности жизни, похожей на нашу, на этой планете нет, да и колонисты в будущем едва ли смогут на ней выжить. Так что поиски продолжаются, и астрономы пытаются найти экзопланеты земного типа на орбитах вокруг более спокойных и похожих на Солнце Альфа Центавра A и B.
К сожалению, то, что делает ближайшую к нам звездную систему настолько привлекательной для поисков, также делает их чрезвычайно сложными на практике. Один из самых успешных способов найти экзопланеты — искать легкое колебание света родительской звезды. Орбитальная планета будет тянуть свою звезду взад-вперед, заставляя свет от нее попеременно казаться чуть голубее и чуть краснее обычного.
Для одиночной звезды обнаружение этих цветовых вариаций является чрезвычайно кропотливым и сложным процессом. В бинарной системе, такой как Альфа Центавра, эта задача усложняется на порядок. Свет от двух соседних звезд имеет тенденцию смешиваться, скрывая сигналы колебаний. Ситуация становится еще сложнее, если две звезды оказываются очень близко друг к другу на небе — и тут нам не повезло, потому что звезды A и B максимально сблизились на своей 80-летней орбите в 2016 году.
Лили Чжао, молодая охотница за экзопланетами из Йельского университета, недавно подвела итоги этих проблемных обстоятельств. Собирая целое десятилетие измерения радиальной скорости, Чжао и ее коллеги могут лишь сказать, что у Альфы Центавра А нет планет с массой более чем в 50 земных, а у Альфы Центавра В нет планет с массой более 8 земных. При этом множество меньших миров размером с Землю могут вращаться вокруг любой из этих звезды, и мы понятия о них не имеем. Но все же эта информация «в значительной степени обозначила предел поисков», — говорит Чжао.
Так может выглядеть рассвет на Проксима b.
Разочарованные такой неопределенностью, несколько смелых астрономов пытались еще раз обработать эти запутанные данные, чтобы получить более точные ответы. Увы, но их попытки увенчались лишь ложным успехом. В 2012 году группа ученых во главе с Ксавье Дюмуском из Университета Женевы объявила об открытии планеты с земной массой, вращающейся вокруг Альфа Центавра B. Но три года спустя независимый анализ не показал никаких признаков планеты, предполагая, что это была просто статистическая ошибка исходных данных. Дюмуск признал, что «вероятно, планеты там нет».
Тем не менее, Чжао заявляет, что «перспективы велики» для следующего раунда поиска планет в системе Альфа Центавра. С одной стороны, расстояние между звездами A и B увеличивается, и к 2020 году оно станет достаточно большим, чтобы мощные телескопы могли наблюдать за каждой звездой по отдельности. Что еще более важно, значительно улучшенные новые версии спектрографов позволят проводить гораздо более чувствительный поиск колебаний, чем тот, который был возможен с помощью детектора HARPS, используемого Дюмуском и его коллегами.
Чжао работает со спектрографом EXPRES (Спектрометр экстремальной точности) на канальном телескопе Discovery в Аризоне. Подобное ему устройство под названием ESPRESSO (Спектрограф Эшелле для поиска скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений) было установлено на Очень большом телескопе (VLT) в Чили, который теперь имеет возможность получать очень четкое изображение системы Альфа Центавра в южном небе.
Эти спектрографы предназначены для обнаружения колебаний всего в 10 сантиметров в секунду. Эта чувствительность в 10 раз лучше, чем у их предшественников, и находится на достаточном уровне для того, чтобы уловить рывок назад-вперед, вызванный планетой, схожей с Землей, вращающейся вокруг любой из звезд системы Альфа Центавра.
Маяки и светляки
Предполагая, что поиски колебаний будут успешными, и будут обнаружены новые экзопланеты вокруг Альфы Центавра, мы все равно будем многого не знать об этих инопланетных мирах. Такие исследования покажут, насколько массивны новые планеты и как они вращаются, но мало что расскажут об их физических свойствах. Они вообще ничего не скажут нам о том, как выглядят эти планеты. Единственный способ получить такую информацию — это наблюдать за ними напрямую. Для действительно амбициозных исследователей Альфы Центавра цель состоит в том, чтобы запечатлеть изображение «бледно-голубой точки»: иными словами, получить фотографию одной из ближайших к нам экзопланет.
Схема системы Альфа Центавра. A.E. — астрономическая единица, расстояние между Землей и Солнцем (150 млн км).
Но, увы, пока что ни один из земных инструментов не является достаточно точным, чтобы реализовать это. «Визуализация экзопланеты рядом с яркой звездой похожа на попытку увидеть светлячка рядом с маяком в нескольких сотнях километров. В случае с Альфа Центавра у нас есть два маяка, поэтому проблема еще хуже», — говорит Франк Маркис из Института SETI.
Как ни странно, первым делом выясняется, каких планет нет в системе Альфа Центавра. Из-за близости звезд A и B стабильные планеты могут существовать только довольно близко к каждой звезде, не более чем в 2.5 раза дальше, чем Земля от Солнца (шанс образования стабильной орбиты вокруг центра масс двух звезд ничтожно мал, поэтому такую возможность не рассматривают — прим. перев.). Любые гигантские планеты размером с Юпитер, вращающиеся в этих внутренних «заповедниках», давно уничтожили бы любые меньшие, потенциально схожие с Землей планеты, вращающиеся в обитаемой зоне, где может существовать жидкая вода (и, следовательно, жизнь, какой мы ее знаем).
На данный момент колебания не показали никаких признаков гигантских планет в системе Альфа Центавра, что обнадеживает. «Мы знаем, что [там] нет большой планеты, которая вытеснила бы планету земного типа из обитаемой зоны», — говорит Беликов. Тем не менее, его беспокоит перспектива «полугигантов» — миров типа Нептуна, которые достаточно малы, чтобы до сих пор избегать обнаружения, но все же достаточно велики, чтобы помешать существованию пригодных для жизни планет.
С этой целью Беликов и его коллеги предприняли первую серьезную попытку напрямую визуализировать планеты вокруг Альфы Центавра. Они заказали два раунда наблюдений на приборе Gemini Planet Imager на телескопе Gemini South на вершине Серро-Пачон в Чили. Этим летом наблюдением помешала облачность, но Беликов намерен попробовать еще раз весной следующего года. Аналогичный поиск, который он провел в прошлом году, ничего не показал, что является хорошей новостью: до сих пор нет никаких намеков на «вредные» планеты размером с Нептун в системе Альфа Центавра.
Еще лучше то, что наблюдения Беликова не единственные в своем роде. Каспер ищет планеты, несколько большие Земли, используя инструмент под названием VISIR (спектрометр на Очень большом телескопе для наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне), который был перестроен и переименован в NEAR (для поиска ближайших земель в регионе Альфы Центавра). NEAR является результатом необычного сотрудничества между Европейской южной обсерваторией, которая управляет VLT, и частными компаниями, которые обеспечили финансирование для модернизации критически важного оборудования. Это первое устройство, созданное и использованное специально для поиска планет в системе Центавра.
Во время первого запуска NEAR в конце мая и в начале июня команда Каспера тоже страдала от плохой погоды. Тем не менее, исследователям удалось «выжать» 100 часов наблюдений, собрав шесть терабайт необработанных данных. «Наши приборы чувствительны к планетам, которые в два с лишним раза больше Земли», — говорит Каспер. Это ощутимо лучше того, что может сделать Беликов, и в пять раз лучше, чем может дать поиск колебательным методом.
Скоро мир узнает, что NEAR обнаружил у Альфы Центавра. Результаты должны быть в октябре, говорит Каспер. Если данные будут обнадеживающими, он надеется провести еще один сеанс наблюдений после марта 2020 года, когда Альфа Центавра снова будет в удобном положении для наблюдений из Чили.
Нас ждут прорывы
Верный своему названию, NEAR приближает нас к возможному открытию Земли 2.0, но нам еще предстоит долгий путь. Планета, в два раза превышающая нашу собственную (нижний предел инструмента), вполне может иметь густую, удушливую атмосферу, неприемлемую для жизни. «Нынешние приборы не имеют нужной чувствительности, чтобы найти настоящие аналоги Земли», — говорит Оливье Гийон, астроном из Университета Аризоны. «Поэтому мы, безусловно, будем продолжать смотреть на систему Альфа Центавра с лучшими, более мощными инструментами, когда они станут доступны».
Один из способов улучшения получаемых данных — это подняться над рассеивающей звездный свет атмосферой Земли. Беликов выдвигал этот аргумент в течение нескольких лет в форме концепции миссии под названием «Альфа Центавра, спутник-экзопланета», или ACESat. Она будет включать в себя телескоп с зеркалом шириной 45 сантиметров и устройство для блокировки звездного света, называемое коронографом, чтобы погасить яркий свет «маяков» Альфа Центавра A и B, позволяя обнаружить слабое свечение «светлячка» — планеты, в 10 миллиардов раз тусклее родительских звезд.
В 2014 году НАСА предоставило определенное финансирование для миссии ACESat, хотя впоследствии агентство решило ее заморозить. «Технология тогда еще не была готова, но сейчас она становится все более зрелой», — настаивает Беликов. Он снова «стучится» в НАСА с новым предложением под названием Alpha Centauri Direct Imager, или ACEND (Устройство для получения прямого изображения Альфа Центавра). Он также хеджирует свои ставки, работая над аналогичной концепцией с частной компанией Project Blue. Как всегда в подобных высокотехнологических проектах, деньги так же важны, как и технологии.
При прогнозируемой общей стоимости около 50 миллионов долларов, спутник Project Blue стоит ничтожно мало по сравнению с бюджетом космического телескопа Джеймса Уэбба в 9 миллиардов долларов. Однако собрать такие средства для частной целевой миссии очень непросто. Первоначально спутник Project Blue планировалось запустить в 2021 году, но «я не думаю, что это возможно при нынешнем состоянии финансирования», — говорит Маркис. «Нам нужна поддержка богатого покровителя или группы покровителей, чтобы улучшить технологическую готовность и приступить к созданию инструмента».
Не стоит в стороне и The Breakthrough Initiatives вместе с ее соучредителем — миллиардером Юрием Мильнером. В рамках проекта Breakthrough Watch организация планирует построить небольшой космический телескоп, несущий коронограф, похожий на ACESat. Также этот проект подразумевает отдельную миссию под названием TOLIBOY, запуск которой предварительно назначен на 2021 год, которая будет искать планеты путем точного картирования движений Альфа Центавра A и B, используя технику, называемую астрометрией.
Очень большой телескоп, с которого ведутся наблюдения в том числе и за системой Центавра.
Все эти проекты заложат основу для еще более масштабных операций. Беликов работает над адаптацией технологии ACESat для будущего инфракрасного космического телескопа НАСА под названием WFIRST, который планируется запустить в середине 2020-х годов. Каспер помогает применять уроки NEAR к новому инструменту METIS (спектрограф и тепловизор в среднем инфракрасном диапазоне), который будет установлен на 39-метровом Экстремально большом телескопе, строящемся в настоящее время в Чили. Спутник TOLIBOY будет играть роль предшественника к более крупной и развитой космической миссии, названной, ожидаемо, TOLIMAN.
Все эти подходы вместе должны, наконец, заполнить пробелы в знаниях, которые окружают Альфа Центавра. «Все, что мы знаем, указывает на возможность и, я бы сказал, вероятность существования потенциально обитаемых планет вокруг А и В», — говорит Беликов. Эта надежда скоро подвергнется серьезным испытаниям. Если Альфа Центавра окажется «бесплодной», это будет означать, что подобные Земле планеты встречаются не так часто, как считалось раньше.
Возможно, двойные звезды, такие как Альфа Центавра, которые составляют большинство известных звездных систем, не являются многообещающими местами для жизни. Или, может быть, мы обнаружим, что у Альфы Центавра есть еще планеты, похожие на Землю по размерам, но с крайне недружелюбной окружающей средой — как на Проксима b. Наша родная планета может быть редким исключением во враждебной Вселенной.
С другой стороны, наблюдение тусклой синей точки экзопланетного света в системе Альфа Центавра могло бы рассказать совсем другую историю. «Если мы обнаружим, что одна из этих планет похожа на нашу Землю, что у нее есть континенты и океаны, она станет новым, потенциально обитаемым миром у нашего порога», — говорит Маркис. Нахождение Земли 2.0 прямо по соседству означало бы, что их в нашей галактике миллионы. «Это будет одной из целей астрономии в текущем столетии и, возможно, способом расширения интереса всей нашей цивилизации к исследованию космоса».
Проксима Центавра, ближайшая к нашему Солнцу звезда, все-таки может иметь вторую планету.
«Все-таки», потому что астрономы впервые объявили об этом кандидате в планеты в апреле 2019 года, основываясь на наблюдениях и анализах, которые еще не были опубликованы или рецензированы. Теперь более тщательно проверенное и подкрепленное дополнительными данными исследование, сообщающее о потенциальном открытии, было опубликовано в журнале Science Advances. Однако никогда нельзя быть полностью уверенным — планета все еще может оказаться миражом.
«С самого первого момента, когда мы увидели этот [потенциальный планетарный] сигнал, мы пытались стать его самыми настырными преследователями», — говорит Фабио Дель Сордо, астроном из Университета Крита в Греции, который возглавлял исследование вместе со своим коллегой Марио Дамассо из астрофизической обсерватории Турина в Италии. «Мы испробовали разные инструменты, чтобы найти ошибку в наших наблюдениях, но не смогли. Однако мы должны быть открыты для всевозможных сомнений и скептицизма».
Характеристики этой экзопланеты, названной по номенклатуре Проксима c, не радуют с точки зрения обитаемости. Она вращается по примерно 1900-дневной орбите, поэтому едва прогревается светом своей звезды Проксимы Центавра, так что это замороженный, покрытый газом шар, который, возможно, в шесть-восемь раз тяжелее нашей собственной планеты — так называемая «супер-Земля», хотя, возможно, и «мини-Нептун».
В атмосфере планеты могут случаться яркие полярные сияния, вызванные ее магнитным полем, взаимодействующим с интенсивными вспышками ее родительской звезды. И она может иметь обширную кольцевую систему. Она названа Проксима c из-за того, что существует меньший, более близкий к звезде и более похожий на Землю мир — Проксима b, которая была обнаружена в 2016 году. В отличие от своего более далекого соседа, эта планета входит в обитаемую область Проксимы Центавра, так что там может существовать жидкая вода. Однако из-за разрушительных вспышек своей звезды жизнь там скорее всего невозможна.
Но все еще это экзопланета земного типа, да и еще находящаяся достаточно близко к Земле — «всего» в 4 световых годах — поэтому Проксима b вызвала серьезный интерес у астрономов. Поскольку внешние планеты могут влиять на обитаемость внутренних миров, например, забрасывая их кометами, как это, по-видимому, делали Юпитер и Сатурн в начале истории нашей Солнечной системы, изучение Проксимы c может улучшить шансы на обитаемость ее планетарного соседа.
Ближайшее звездное окружение Солнца.
Проксима с также может быть краеугольным камнем для понимания того, как планетные системы возникают и развиваются вокруг таких звезд, как Проксима Центавра, которая, будучи красным карликом, намного меньше и холоднее нашего собственного Солнца, и является представителем наиболее распространенного звездного типа в Млечном Пути. Далекая орбита кандидата в планеты помещает ее далеко за «снежную линию» Проксимы Центавра — границу, за которой вода существует только в виде твердого льда.
Линия снега также является интересным местом, за которым некоторые теоретики ожидают образования большого количества богатых льдом миров типа супер-Земель средней массы и мини-Нептунов. И Проксима с может ответить на вопрос, как она возникла так далеко от своей звезды? Ответ может существенного улучшить наше понимание планетообразования.
Ну и последний немаловажный нюанс — если Проксима с все-таки будет точно обнаружена, она станет ближайшей к нам экзопланетой, и некоторые автоматические миссии вполне могут добраться до нее за человеческую жизнь. Конечно, жить на ней не получится, но все еще первое исследование экзопланеты — очень важный для науки шаг. А если вернуться с небес на Землю и перестать думать о все-таки малореальных межзвездных миссиях, мы все еще можем узнать, как она выглядит: если новая планета достаточно большая, то, возможно, будущие или уже существующие телескопы смогут получить ее снимок.
Шаткие доказательства
Лучшим доказательством существования Проксимы с является ее шаткость — в буквальном смысле. Планеты могут обнаруживать себя благодаря гравитации, так как они притягивают к себе родительскую звезду. И при движении по орбите со стороны наблюдателя на Земле кажется, что звезда то чуть отдаляется, то чуть приближается к нему, что заметно благодаря эффекту Доплера (именно из-за него меняется звук сирены скорой помощи, когда она проносится мимо вас, только в данном случае вместо звука — свет).
Отслеживая по времени, когда «шатание» звезды начинает повторяться, дает орбитальный период планеты, а амплитуда — сила колебания — дает оценку массы планеты. Гигантские миры, вращающиеся чертовски близко к своим звездам, создают огромные и явно видные колебания, но звездное отклонение, вызванное чем-то гораздо меньшим и более отдаленным, настолько слабо заметно, что только кропотливая обработка собранных за много лет данных может его выявить.
Художественное изображение Проксимы b — планеты, которая находится в обитаемой зоне, но вряд ли обитаема.
Предполагаемое колебание, приписываемое Проксиме с, представляет собой сдвиг примерно на метр в секунду в положении Проксимы Центавра, растянутый по пятилетней орбите кандидата в планеты. Для его определения потребовалось почти два десятилетия измерений с помощью двух приборов — Высокоточного радиально-скоростного планетоискателя (HARPS) и Ультрафиолетового и визуального эшелле спектрографа (UVES), каждый из которых был установлен на отдельном телескопе в Чили, входящих в Европейскую южную обсерваторию (ESO).
Проблема в том, что множество других вещей, таких как звездные пятна и другие формы звездной активности, а также незначительные нестабильности внутри оптики земных приборов, тоже могут имитировать такое крошечное движение. Именно поэтому история планетарной охоты изобилует громкими заявлениями об «открытиях» небольших планет, основанных на колебаниях звезд, которые в конечном счете оказывались иллюзорными.
В своем исследовании Дамассо, Дель Сордо и их коллеги подробно описывают сложные шаги, которые они предприняли, чтобы исключить как можно больше возможных источников звездного и инструментального шума, но даже в этом случае их утверждение все еще не остается полностью доказанным.
«Это открытие толкает нас на скользкую дорожку», — говорит Пол Робертсон, астроном из Калифорнийского университета в Ирвине, который не участвовал в исследовании. «Нет ни одного подобного примера обнаружения планеты с такой низкой амплитудой за такой длительный период, и заявленная статистическая значимость является низкой по сравнению со многими другими обнаружениями. Это не обязательно означает, что исследование ошибочно, однако потребуются подтверждения от дополнительных наблюдений».
Новейший инструмент ESO для охоты за колебаниями звезд — чрезвычайно точный спектрометр, называемый Эшелле спектрографом для поиска скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO) — уже прочесывает систему Проксима Центавра и многие другие звездные системы в поисках дальнейших намеков на малые планеты с вершины горы в Чили.
Но природа поиска требует многих лет наблюдений, чтобы получить прорывные результаты — нужно время, достаточное для того, чтобы планеты совершили несколько оборотов вокруг звезды, тем самым усиливая статистическую значимость любых неустойчивых сигналов. Поэтому астрономам придется полагаться на другие методы, чтобы собрать больше доказательств существования Проксимы с.
Альфа Центавра и Бета Центавра (Хадар) на небе. Едва заметная красная точка между ними — Проксима.
Заговор совпадений?
Если бы случай с Проксимой с основывался только на колебаниях ее звезды, кандидат в планеты вполне могла бы остаться необъявленной и описанной только в исследовании, о котором все быстро бы забыли. Однако богатство косвенных доказательств повышает шансы на то, что планета на самом деле существует.
В 2017 году ученые, исследующие Проксиму Центавра с помощью Большого субмиллиметрового радиотелескопа Atacama (ALMA), обнаружили странную вспышку на расстоянии от звезды, соответствующем основанной на колебаниях оценке орбиты Проксимы с. Вспышка могла быть естественными радиоволнами, исходящими от гигантской, похожей на сатурианскую кольцевой системы вокруг планеты — но это также могло быть случайным излучением от облака пыли вокруг звезды или даже от далекой фоновой галактики.
Наблюдения ALMA также дали наводящие на размышления намеки на пылевые пояса вокруг звезды, которые, возможно, были созданы Проксимой с, или, возможно, другими незамеченными планетами. Однако срок работы группы Дамассо и Дель Сордо за телескопом ALMA истек, и теперь они вынуждены работать за более простым Спектрополяриметрическим высококонтрастным инструментом для исследования экзопланет, или SPHERE. В любом случае, изучение системы Проксимы Центавра продолжается.
Еще более интересное подтверждение появилась в 2018 году от Gaia, зонда Европейского космического агентства (ЕКА), который использует метод под названием астрометрия для точного отслеживания положения Проксимы Центавра — и миллиардов других звезд — на небе. Взяв собранные за два года общедоступные данные с Gaia и объединив их с более ранними измерениями ее предшественника, зонда Hipparcos, команда под руководством астронома Парижской обсерватории Пьера Кервеллы обнаружила небольшую аномалию в движении Проксимы Центавра, которая могла быть объяснена присутствием планеты, которая по массе и орбите была поразительно похожа на оценки Дамассо и его коллег для Проксимы с.
«Я убежден, что астрометрия Gaia — это важная часть информации, которую можно добавить к загадке Проксимы c», — говорит Алессандро Содзетти, член команды Gaia в астрофизической обсерватории Турина и соавтор статьи об открытии Проксимы c. Помимо того, что Gaia показала, что планета реальна, измерения движения Проксимы Центавра также выявили фактическую массу Проксимы с, что позволяет астрономам лучше предсказать ее возраст, яркость и другие свойства, имеющие решающее значение для понимания того, есть ли у любого нынешнего или будущего телескопа на Земле или в космосе разумные шансы сделать ее снимок.
С другой стороны, измерения Gaia могли бы вместо этого окончательно опровергнуть существование планеты. На самом деле, решающие доказательства за или против реальности Проксимы с уже могут существовать в хранилище данных ЕКА. Возможно, Gaia уже собрала достаточное количество данных, чтобы определить природу аномального движения Проксимы Центавра, говорят авторы исследования, но большинство полученных зондом данных все еще не обработаны, а ЕКА имеет право не обнародовать их еще два года.
.jpg)
Сложно сказать, как выглядит Проксима с, аналога которой нет в нашей Солнечной системе. Изображение выше больше всего подходит под теорию.
Очаровательный сосед
В конце концов, является ли мир реальным или воображаемым, величайший урок Проксимы с может серьезно изменить охоту на экзопланеты здесь, на Земле. Хотя в настоящее время астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд — и еще десятки тысяч открытий на горизонте — большинство из этих находок являются низко висящими плодами планетарной щедрости нашей галактики.
В основном астрономы открывают планеты-гиганты, вращающиеся вблизи своих звезд: их обнаружить очень просто, хотя и очевидно, что шанс найти там жизнь нулевой. А планет земного типа, находящихся в обитаемой зоне своей звезды, было найдено крайне мало, и их обнаружение остается непростой задачей.
Подумайте о том, что затянувшаяся на десятилетия попытка найти и подтвердить существование только одного мира, Проксимы с, уже потребовала неисчислимого человеческого труда и значительных затрат на доступ к самым современным телескопам и приборам на Земле — с результатом, который все еще остается неопределенным.
«Поиск таких планет вокруг большого числа звезд, безусловно, не является выгодным в настоящее время с точки зрения временных инвестиций и множества технических проблем», — говорит Дель Сордо. Почему же тогда мы вообще тратим на этом время? «Ради настоящего исследования», — говорит он. «Ради открытия доселе неизвестных, но, возможно, доступных в будущем миров. Проксима — наш ближайший сосед в огромной Вселенной. Как мы можем не быть очарованы им?»
Читайте также: