GJ 1132b в представлении художника

Max Planck Society

Астрономы из Великобритании, Швеции, Германии и Италии впервые обнаружили следы атмосферы у экзопланеты земного типа. Хотя установить ее состав точно не удается, по словам авторов, ее спектральные характеристики хорошо описываются смесью воды и метана. Ранее астрономы наблюдали атмосферы лишь у значительно более крупных объектов - горячих юпитеров. GJ 1132b обладает массой в 1,6 раз больше земной, а ее радиус превышает радиус Земли в 1,4 раза. Исследование опубликовано в The Astronomical Journal , кратко о нем пресс-релиз Общества Макса Планка.

На сегодняшний день открыто около трех тысяч экзопланет. Большая их часть - гигантские объекты с массами, порядка массы Юпитера и более. Но с точки зрения возможности существования жизни перспективными являются планеты земного типа, которые гораздо сложнее обнаружить.

Существуют два основных метода поиска экзопланет - по доплеровскому сдвигу и транзитный метод. Первый из них основан на том, что гравитация экзопланеты заставляет звезду изменять свою скорость при вращении, с точки зрения земного наблюдателя она движется то быстрее, то медленнее. Это сказывается на положении спектральных линий светила. Второй метод основан на том, что когда экзопланета проходит перед диском звезды, ее светимость снижается. Лишь второй метод позволяет определить характерные размеры планеты и узнать что-то о ее атмосфере.

В случае небольших планет исследования атмосферы ограничены разрешением телескопа. Наблюдения с помощью «Хаббла» до сих пор не надежно обнаружить какие-либо выраженные спектральные особенности у атмосфер экзопланет земного типа.

Авторы новой работы выбрали в качестве объекта исследования транзитную экзопланету земного типа, расположенную сравнительно недалеко - в 39 световых годах от Земли. Она обращается около красного карлика GJ 1132, расположенного в созвездии Паруса. Планета была открыта сравнительно недавно - два года назад, и, по мнению первооткрывателей, может обладать атмосферой. Вместе с тем, равновесная температура ее поверхности составляет 600 кельвинов, поэтому она не пригодна для жизни.

Видимый радиус экзопланеты в разных спектральных диапазонах

John Southworth et al. / The Astronomical Journal, 2017

Исследователи провели детальные наблюдения девяти транзитов экзопланеты перед диском звезды с помощью 2,2-метрового телескопа в Южной европейской обсерватории (Чили). Каждый транзит астрономы анализировали сразу в семи различных спектральных диапазонах: четырех оптических и трех инфракрасных. Для каждого диапазона исследователи оценили видимый диаметр экзопланеты.

Оказалось, что видимый диаметр в одном из инфракрасных диапазонов со статистической значимостью четыре сигма превышает диаметр, полученный из оптических наблюдений. По словам авторов, это говорит об уверенном детектировании атмосферы экзопланеты. Астрономы отмечают, что непрозрачность атмосферы для инфракрасного излучения может объясняться наличием в ней воды, метана или других веществ.

Астрономы отмечают, что обнаружение атмосферы у красного карлика - важный результат. Многие исследования , что красные карлики слишком активны и вспышки на их поверхности могут полностью сметать атмосферу экзопланет, делая их непригодными для жизни. GJ 1132b выступает в роли контрпримера для таких утверждений. Планета располагается всего в двух миллионах километров от звезды, а ее период обращения составляет 1,6 дня.

К красным карликам относятся звезды и , в обитаемых зонах которых недавно были обнаружены экзопланеты земного типа. Возможность существования жизни на них учеными.

Владимир Королёв

Размером с Землю. Примечательно, что находится она в самой ближайшей от нас звёздной системе альфа Центавра на расстоянии 4,4 световых лет.

Первые предположения о существовании планет в этой области появились ещё в XIX веке. В наше время учёные создали компьютерные модели, которые показали, что там могут быть миры, похожие на Землю. Недавно спектрограф HARPS , установленный на 3,6-метровом телескопе в Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, позволил найти первую планету системы α Центавра.

"Наши четырёхлетние наблюдения позволили, наконец, выявить слабый, но достоверный сигнал от планеты, период обращения которой вокруг звезды α Центавра B составляет 3,2 дня, — говорит ведущий автор исследования Ксавье Дюмюск (Xavier Dumusque) из университета Порту (Universidade do Porto) — Это чрезвычайное важное открытие, которое было сделано на пределе точности существующей техники!"

Чтобы обнаружить планету, международная команда на протяжении нескольких лет измеряла небольшие колебания в движении α Центавра B, вызванные гравитацией вращающегося по её орбите тела. Из-за небольших размеров планеты эти изменения крайне незначительны. Звезда периодически смещается то в одну, то в другую сторону со скоростью 51 сантиметр в секунду или 1,8 километра в час. Столь слабые колебания впервые удалось зафиксировать с Земли, что является абсолютным рекордом точности при подобных измерениях.

К сожалению, уже сейчас можно точно сказать, что никаких форм жизни на открытой экзопланете нет - слишком уж высока температура на поверхности, около 1200 градусов по Цельсию.

Всё из-за того, что орбита планеты проходит всего в 6 миллионах километров от звезды α Центавра В, пишут учёные в статье в журнале Nature. Эта дистанция в семь раз меньше, чем расстояние от Солнца до Меркурия.

Несмотря на непригодность для жизни, находка очень важна для астрономов. Так как наличие планеты в этом регионе свидетельствует о том, что поблизости могут располагаться и другие менее разогретые миры.

"Это первая планета с массой, близкой к массе Земли, обнаруженная у звезды, похожей на Солнце. Она обращается очень близко к своей звезде и слишком горяча, чтобы на ней возникла жизнь, но возможно, это лишь одна планета из нескольких, которые могут существовать в этой системе", — говорит соавтор исследования Стефан Адри (Stephane Udry) из университета Женевы (Université de Genève).

За два последних десятилетия новейшие инструменты, в том числе упомянутый "охотник за планетами" HARPS и орбитальный телескоп Kepler , помогли астрономам открыть огромное количество экзопланет.

Около 800 из них вращаются вокруг звёзд, относящихся к тому же классу, что и Солнце. При этом подавляющее большинство открытых миров принадлежит к классу газовых гигантов , которые сходны по строению с Юпитером.

Как правило, небольшие планеты, похожие на Землю, образуют системы, в которых собираются от двух до семи таких планет. Теперь у исследователей космоса есть все основания рассчитывать на обнаружение ещё как минимум одной подобной планеты в обитаемой зоне звёзд системы α Центавра, то есть на таком удалении от светила, где возможно существование жидкой формы воды.

К сожалению, существующая технология поиска позволяет обнаружить небольшие планеты, когда они расположены очень близко к своим звёздам. Но учёные не сомневаются, что новые методы появятся в самое ближайшее время.

НЬЮ-ЙОРК, 25 августа. /Корр. ТАСС Алексей Качалин/. Астрономы обнаружили ближайшую к нашей Солнечной системе планету (экзопланету), схожую с Землей и пригодную для жизни. Речь идет о Проксима Б, которая обращается вокруг звезды Проксима Центавра. Основные выкладки ученых опубликованы на сайте журнала Nature.

Экзопланет ближе нет и быть не может

Группа под руководством Гильема Англада-Эскуде из Университета королевы Марии в Лондоне пришла к заключению, что речь идет о ближайшей к Земле планете, пригодной для существования органической жизни в той или иной форме. "Хорошая новость состоит в том, что она (планета) расположена близко. Однако расположение по соседству - это не просто приятный момент, это сбывшаяся мечта для астрономов, желающих продолжать наблюдения за объектом", - отметил соавтор работы Ансгар Рейнерс.

"Это не просто ближайшая из уже открытых планет земного типа, но и, вероятно, ближайшая к нам планета вне Солнечной системы из уже открытых или которые будут открыты. Нет звезды, которая расположена ближе (чем Проксима Центавра) к Солнечной системе, соответственно планета (этой звезды) расположена ближе всех к Солнечной системе", - пояснил Англада-Эскуде.

Относительно схожа с Землей

Проксима Б расположена на расстоянии всего 4,2 светового года от Солнечной системы, или на расстоянии в 266 тысяч раз большем, чем между Землей и Солнцем. До сих пор самыми близкими к нам считались планеты, обращающиеся вокруг звезды TRAPPIST-1 (красный карлик). От Земли до нее 40 световых лет.

Проксима Б достигает 1,3 массы нашей, делает виток вокруг своего светила за 11,2 дня. Расстояние между планетой и ее звездой достигает всего 5% дистанции между Землей и Солнцем. Однако Проксима Центавра гораздо холоднее нашего светила, поэтому ее относительная близость не исключает наличия на поверхности Проксима Б воды в жидкой форме.

Ученые допускают существование у планеты атмосферы и оценивают температуру воздуха на ее поверхности в 30-40 градусов. Без атмосферы этот показатель составлял бы 28,9-40 градусов ниже нуля.

Неблагоприятный фактор

Однако наряду с благоприятными факторами на Проксима Б имеются и неблагоприятные факторы. Так, исследователи считают, что уровень ультрафиолетового и радиационного излучения, которому подвергается планета, в 100 раз сильнее, чем на Земле.

Ученые считают целесообразным "провести дополнительные исследования небесного тела с помощью спектроскопии высокого разрешения и прямых наблюдений в предстоящие десятилетия, а также посредством (непилотируемых) экспедиций в предстоящие столетия". Ранее благодаря информации, переданной на Землю телескопом "Кеплер", в нашей галактике - Млечном пути - было открыто более тысячи экзопланет, входящих в системы, сформировавшиеся вокруг сотен звезд. NASA рассчитывает, что новые данные о них будут получены с помощью телескопа имени Джеймса Уэбба, который должен отправиться на орбиту в 2018 году.

Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.

земной группы

Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы - во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).

Примеры экзопланет земной группы , планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.

Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах « » звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.

Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b - планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, - была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.

С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.

Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты - это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.

Железные планеты - это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.

Планеты без ядра - еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра - это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов - астероидов.

Наконец, есть углеродные планеты (так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.

До недавнего времени все, что ученые знали о планетах - включая их образование и наличие разных типов, - выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.

С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.

Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?