Потенциально обитаемые планеты


Потенциально обитаемые планеты

Во Вселенной более 100 млрд. галактик, а в каждой галактике – сотни миллионов звёзд. Поэтому вполне можно предположить, что Земля – не единственная планета, где существует жизнь.

В нашей галактике Млечный путь около 50 миллиардов планет, из которых 500 миллионов — потенциально пригодных для жизни.

Анализ данных, собранных астрономическим спутником NASA «Кеплер», показал, что 44% звёзд обладают планетными системами, а 10-20% планетарных систем обладают мирами, пригодными для обитания.

Внеземная жизнь может существовать на экзопланетах, на поверхности субкоричневых карликов, в окрестностях белых карликов, на планетах-странниках, согреваемых тёмной материей.

Экзопланеты


Потенциально обитаемые планеты

Экзопланетыпланеты подобные Земле, вне Солнечной системы — у других звёзд.

Для поиска экзопланет, подобных Земле, в марте 2009 года NASA осуществило запуск космического аппарата «Кеплер», который способен обнаружить планеты в пределах или вблизи так называемой «обитаемой зоны».

На конец июля 2017 года достоверно подтверждено существование 3637 экзопланет в 2727 планетных системах, из которых в 612 имеется более одной планеты. Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь в настоящее время оценивается не менее чем в 100 миллиардов, из которых ~ от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Также, согласно текущим оценкам, около 34 % солнцеподобных звёзд имеют в обитаемой зоне планеты, сравнимые с Землёй. Общее количество планет вне Солнечной системы, напоминающих Землю и обнаруженных к настоящему времени, составляет 216.

Gliese 581 g


Потенциально обитаемые планеты

Пригодная для обитания экзопланета Gliese 581g найдена сравнительно недалеко — всего 20 световых лет от Земли, она расположена вблизи красного карлика Gliese 581 в созвездии Весов.

Условия на планете соответствуют «обитаемой зоне»: радиус планеты от 1,2 до 1,5 радиуса Земли, масса — от 3,1 до 4,3 массы Земли, период обращения вокруг звезды — 36,6 земных суток, средняя температура на поверхности составляет от -31 до — 12 градусов Цельсия.

Планета обладает плотной атмосферой, твердой поверхностью, по составу сходной с Земной, на ней в значительном количестве есть лёд и вода.

На основе обнаруженных в районе планеты вспышек, напоминающих действие лазера, некоторые учёные предполагают, что планета может быть обитаема.

Планеты — «изгои»

Потенциально обитаемые планеты


На планетах, «сбежавших» от своих звёзд, может в течение миллиардов лет сохраняться жидкая вода — необходимое условие для появления жизни.

Планеты — «изгои» (планеты-сироты) теряют связи со своей звездой, когда рядом с ними проходят гиганты наподобие Юпитера, гравитация которых «сталкивает» более мелкие планеты на нестабильную орбиту. В какой-то момент такая планета может «оторваться» и начать путешествие по космосу.

Благодаря теплу, выделяемому при распаде радиоактивных веществ, под образующейся снаружи коркой льда может в течение длительного времени сохраняться слой жидкой воды толщиной несколько километров.

Исследователи рассчитали, что на планете массой около 3,5 Земных, вода будет оставаться в жидком состоянии в течение 5 миллиардов лет. Астрономы считают, что планеты — «изгои» могут быть пригодными для жизни.

Белые карлики

Потенциально обитаемые планеты

Белые карлики – компактные (размером примерно с Землю) и очень плотные звёздные объекты, оставшиеся после эволюции звёзд солнечного класса, в определенный момент раздувшихся до красных гигантов и сбросивших газовую оболочку.


Когда звезда теряет свою внешнюю атмосферу, остаётся пылающее, постепенно остывающее ядро в виде белого карлика, с температурой поверхности примерно 5000 градусов Цельсия. Остатки звезды могут «тлеть» еще около 3 миллиардов лет.

Как только красный гигант теряет свою внешнюю атмосферу, более отдаленные планеты, которые остались вне досягаемости распухшей атмосферы красного гиганта, могут начать мигрировать ближе к белому карлику.

Чтобы быть пригодной для жизни, такие планеты должны переместиться очень близко к белому карлику, от 1 до 4 миллионов километров (1% расстояния от Земли до Солнца).

Самый близкий от нас белый карлик – Сириус B находится на расстоянии 8,6 световых лет от Солнечной системы.

Субкоричневые карлики

Потенциально обитаемые планетыСубкоричневые карлики – относительно немассивные и холодные образования, представляющие собой промежуточную форму между планетами и звёздами.

Как показали расчёты учёных, на поверхности субкоричневых карликов могут возникнуть условия, пригодные для жизни: плотная атмосфера из молекулярных газов и термодинамические режимы, достаточные для образования океанов из простейших жидких углеводородов (например — этана). Масса атмосферы на таком карлике должна быть на 2-3 порядка больше, чем масса атмосфера Земли.

Субкоричневые карлики включены учёными в номенклатуру объектов, потенциально пригодных для жизни.

Сверхземли


Потенциально обитаемые планеты

Сверхземли — скалистые планеты, которые по строению похожи на представительниц земной группы. В Солнечной системе таких миров нет, но у других звёзд их открыли около трёх десятков.

Если Сверхземля окажется в «обитаемой зоне», то есть на её поверхности найдётся жидкая вода, она будет похожа на Землю по многим другим параметрам. Возможно, что для поддержания жизни такие Сверхземли более приспособлены, чем наша планета.

Чёрные дыры

Потенциально обитаемые планеты

Количество чёрных дыр во Вселенной может быть в два-три раза больше, чем предполагалось ранее. Учёные считают, что в них может существовать жизнь.

При помощи орбитальных космических телескопов Спитцер и Чандра астрономы обнаружили необычный космический регион, где на относительно небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько сотен чёрных дыр. Данный регион находится на расстоянии нескольких миллиардов световых лет от Солнечной системы.


Потенциально обитаемые планеты

Физики считают, что за пределами так называемой «обитаемой зоны» могут существовать планеты, подогреваемые не теплом родительских звёзд, а тёмной материей.

Наиболее популярная теория гласит, что тёмная материя состоит из «вимпов» — массивных частиц, которые с обычным веществом контактируют посредством слабого взаимодействия и гравитации. Кроме того, у них есть античастицы, при встрече с которыми «вимпы» аннигилируют, выделяя значительное количество энергии.

В тех областях космоса, где плотность тёмной материи выше, более крупные планеты могли бы отлавливать и аннигилировать «вимпы» внутри себя в таком количестве, что вода на их поверхности оставалась бы в жидком состоянии даже без дополнительного подогрева от родительской звезды.

Жизнь в таких мирах могла бы зародиться, эволюционировать и выжить в отсутствие солнц, считают учёные. Физики полагают, что планеты, согревающиеся таким образом, будут найдены во внутренних регионах нашей Галактики, в радиусе 30 световых лет от центра Млечного Пути, где плотность тёмной материи в тысячи раз выше, чем в Солнечной системе.

Венера


Потенциально обитаемые планетыТемпература на поверхности Венеры около 475°C, период обращения по орбите — 224,7 земных суток, период вращения вокруг оси — 243,02 земных суток.

Венера вращается в обратную сторону по сравнению с Землёй и другими планетами Солнечной системы, смена дня и ночи на Венере происходит за 117 земных суток (день и ночь продолжаются по 58,5 суток). Атмосфера Венеры состоит на 97% из CO2, на планете практически нет воды.

Учёные рассматривают несколько способов терраформирования (изменение климатических условий) Венеры для создания условий для жизни: «доставка» воды на планету искусственным путём — бомбардировка кометами или астероидами, установка солнечных экранов (зеркал) между Солнцем и Венерой для снижения потока солнечной энергии, доставка на Венеру земных водорослей или других микроорганизмов. Учёные считают, что облака, расположенные в атмосфере Венеры, содержат химические элементы, которые совместимы с присутствием микроорганизмов.

Терраформированная Венера может представлять собой планету с тёплым и влажным климатом.

Марс


Потенциально обитаемые планетыИсследования Марса при помощи спускаемых аппаратов подтвердили гипотезы учёных о существовании на планете органической жизни. Признаки присутствия воды уже найдены. Наличие метана в атмосфере и климатические условия планеты свидетельствуют о том, что на Марсе могут быть обнаружены простейшие микроорганизмы.

Исследовав крупнейшие каналы Марса, прорезавшие равнину Хриса, учёные выдвинули гипотезу, что в нескольких метрах под поверхностью могут находиться озёра жидкой воды, которые могли быть образованы потоками воды из подземных источников.

Полагают, что резервуары грунтовых вод были когда-то широко распространены в верхней части коры, обвалы на дне каналов указывают на местонахождение древних водохранилищ.

Учёные отмечают, что нынешняя интенсивность теплообмена между внутренней частью Марса и поверхностью в четыре раза ниже, чем 3 млрд. лет назад, когда образовались каналы. Не исключено, что в таких резервуарах могла зародиться жизнь, которая обходится без солнечного света.

Сатурн

Потенциально обитаемые планетыВ 2005 году межпланетный зонд «Кассини» зарегистрировал на поверхности Энцелада – шестого по размерам спутника Сатурна, своеобразное богатое водой «перо», испаряющееся с южного полюса (ледяные фонтаны), что свидетельствует о возможном существовании органической жизни.


В июне 2010 года NASA заявило об обнаружении на спутнике Сатурна Титане косвенных признаков жизнедеятельности примитивных организмов.

В северном полушарии Титана были обнаружены водоемы, заполненные жидкими углеводородами (метаном или этаном). Это говорит о том, что на Титане могут существовать формы жизни, основанные на метане (вместо воды), дышащие водородом и питающиеся ацетиленом.

Альфа Центавра

Учёные полагают, что каменистые планеты земного типа, с условиями на поверхности, пригодными для жизни, должны существовать у ближайшей к нам звезды — Альфы Центавра, которую от Земли отделяют 4,36 световых года.

Спутник Юпитера — Европа

Потенциально обитаемые планетыИз 63 спутников Юпитера, три: Европа, Ганимед и Каллисто являются основными кандидатами для колонизации в пределах Солнечной системы наряду с Марсом, Венерой, Луной, Меркурием и поясом астероидов.


Европа – самое загадочное небесное тело в Солнечной системе. На спутнике есть атмосфера, состоящая из кислорода, только очень разрежённая, и океан, скрытый под огромной толщей льда. Глубина океана Европы — до 90 км, а объем значительно превышает объем всего мирового океана Земли.

Ледяная кора Европы составлена из блоков, которые неоднократно разламывались и сдвигались, поверхность планеты молодая – малое число ударных кратеров говорит, что ей порядка 30-50 миллионов лет.

Внешняя оболочка Европы регулярно обновляется за счёт воды, поступающей через трещины, что является свидетельством наличия подлёдного океана. Подогреваемый изнутри океан может являться домом для живых организмов.

Потенциально обитаемые планеты

Земля – далеко не единственная планета, где существует жизнь. Нельзя отрицать возможности существования внеземной жизни более развитой формы.

По мнению одного из наиболее влиятельных и известных физиков-теоретиков Стивена Хокинга, инопланетная жизнь существует во многих уголках Вселенной, в разных формах, начиная от простейших организмов, до развитых цивилизаций.

Но мы должны избегать контактов с инопланетным разумом, так как это может привести к катастрофическим последствиям: «инопланетяне могут просто-напросто использовать Землю как источник ресурсов, с тем, чтобы мимоходом захватить ее и двинуться дальше».

Источник: zhitanska.com

Пригодные для жизни планеты в космосе — большая редкость: немногие небесные тела могут одновременно похвастаться наличием железного ядра, коры, атмосферы и воды в жидком виде. Однако несколько потенциально обитаемых миров ученые уже открыли. «Теории и практики» составили список планет, где наиболее вероятно встретить формы жизни, похожие на земные.

Сегодня Кеплер 62e — одна из самых «жизнепригодных» планет из всех, что нам известны. Индекс подобия Земле у нее чрезвычайно высок — 0,83 из 1.00. Однако не это волнует астрономов больше всего. Кеплер 62e, возможно, является первым водным миром, который нам удалось открыть.

Из-за близости к звезде и большого размера планеты она может быть целиком покрыта океаном с каменистым дном: от полюса до полюса, в обоих полушариях. Размеры этого безбрежного водного пространства мы пока неспособны даже представить. Тихий океан был бы в нем лишь небольшим регионом — а ведь его площадь больше площади всей земной суши вместе взятой.

При этом водный мир Кеплер 62e даже днем погружен в полумрак. Звезда в созвездии Лиры, вокруг которой обращается планета, светит в пять раз слабее Солнца. Год здесь составляет 122 земных дня. Кеплер 62е в полтора раза старше Земли, так что если здесь есть жизнь, у нее было много времени на развитие. С нашей планетой гипотетический водный мир разделяют 1200 световых лет. Иными словами, сегодня мы видим свет, отражаемый Кеплер 62е, таким, каким он был в 812 году по земному летоисчислению, когда на территории современной России основали Великий Новгород, а викинги заселяли Фарерские острова.

Глизе 581g — еще один кандидат на звание «сестры» Земли. Неофициально эта планета носит название Зармина — по имени супруги ученого, открывшего ее в 2010 году.

Зармина вращается вокруг красного карлика Глизе 581 в созвездии Весов, на расстоянии 20 световых лет от Земли. Индекс подобия нашей планете для нее составляет 0,82 — то есть здесь возможно существование разумной жизни в том виде, в котором ее понимаем мы. Предполагается, что на Зармине есть скалы, вода в жидком виде и атмосфера, однако с точки зрения землян даже в этом случае жизнь тут должна быть непростой.

Из-за близости к звезде Зармина, скорее всего, оборачивается вокруг своей оси за то же время, за которое проходит полный круг по орбите (кстати, то же самое происходит с Луной). В результате Глизе 581g все время повернута к своему светилу одним боком. На одной ее стороне постоянно царит ледяная ночь с температурой до -34 °С. Другая половина окутана красным полумраком, поскольку светимость звезды Глизе 581 составляет всего 1% от светимости Солнца. Тем не менее на дневной стороне планеты может быть очень жарко: до 71 °С, как в горячих источниках на Камчатке. Из-за разницы температур в атмосфере Зармины, скорее всего, постоянно бушуют ураганы.

Год на Зармине в 10 раз короче земного и составляет всего 36,6 земных суток. При этом планета заметно больше Земли, и гравитация на ней сильнее привычной нам в 1,1–1,7 раз. Человек с массой тела 70 кг на этой планете будет весить от 77 до 119 кг. Если на Глизе 581g есть жизнь, ее представители должны быть меньше и легче земных существ.

Тем не менее один ученый уже заявил, что на Зармине могут жить разумные существа. В 2008 году, когда она еще не была открыта, австралийский астроном Рагбир Бхатал видел в районе планеты вспышки, напоминавшие свет лазера. Другие специалисты ничего подобного, впрочем, не замечали.

Глизе 667Сс вращается вокруг другого красного карлика — Глизе 667С в созвездии Скорпиона. От Солнца ее отделяет расстояние в 22,8 световых лет. Индекс подобия Земле у этой планеты также составляет 0,82.

Светило, вокруг которого вращается планета, принадлежит к тройной системе звезд, и планету также освещают его «сестры» — оранжевый карликb Глизе 667А и Глизе 667B. По расчетам ученых, Глизе 667Сс достается около 90% энергии, которую Земля получает от Солнца. При этом средняя температура на поверхности планеты, вероятно, лишь на 3 градуса ниже средней температуры на Земле и составляет 9°С. Ученые предполагают, что в этом случае на Глизе 667Сс могут существовать примитивные формы жизни.

Впрочем, не исключен и более печальный вариант: возможно, из-за близости к тройному светилу магнитное поле планеты здорово пострадало, и звездный ветер давно сорвал с нее воду и летучие газы, как кожуру. Кроме того, существует гипотеза о том, что жизнь в системах двойных и тройных звезд не может зародиться в принципе из-за нестабильности условий.

С точки зрения землян основную проблему планеты, вероятно, составляют ее размеры: масса Глизе 667Сс превышает земную в 4,5 раз. Гравитация здесь еще сильнее, чем на Зармине, а год еще короче: всего 28 земных дней. Кроме того, как и Зармина, эта планета постоянно повернута к своей звезде одной стороной. В красноватых небесах над этим миром светят одновременно три солнца.

Тау Кита — одна из самых близких к Земле звезд с потенциально обитаемой планетой на орбите. В фантастической литературе именно ее система часто описывается как наиболее пригодная для жизни. Она расположена от нас на расстоянии всего 12 световых лет. Индекс подобия Земле у ее планеты Тау Кита е равен 0,77.

Звезда Тау Кита похожа на Солнце, однако планета находится к ней ближе, чем Земля к своему светилу. Из-за этого жизнью здесь, вероятно, управляет мощнейший парниковый эффект. Бурная плотная атмосфера, похожая на облачный покров Венеры, плохо пропускает свет, но отлично прогревается. Средняя температура на поверхности Тау Кита е составляет около 70 °C. При таких условиях в горячей воде и на берегах водоемов обитают, вероятно, лишь термофильные бактерии. Год в этом мире равен 168 дням, а гравитация должна заметно превышать земную — ведь масса планеты составляет 4,3 массы Земли.

Планета Кеплер 22b находится на расстоянии 620 световых лет от Земли, возле звезды Kepler 22, между созвездиями Лебедя и Лиры. Это светило меньше и холоднее Солнца, однако планета расположена к нему ближе, чем Земля к своей звезде, так что средняя температура здесь может быть вполне приемлемой: 22 °С. Год здесь больше всего напоминает земной: 290 суток. Вот почему индекс подобия Земле у планеты весьма высок: 0,75.

Мы пока не знаем, сколько весит Кеплер 22b, но если эта планета и впрямь напоминает нашу, то местная гравитация представляет для землян проблему. Она в 2,4 раза больше привычной нам величины. Это значит, что скафандр массой 90 кг тут будет весить 216 кг и человек не сможет в нем передвигаться.

Впрочем, часть ученых считает, что Кеплер 22b похожа не на Землю, а на оттаявший Нептун. Для планеты земного типа она все-таки слишком большая. Если такие предположения верны, Кеплер 22b представляет собой один сплошной «океан» с маленьким твердым ядром посередине: гигантское безбрежное водное пространство под толстым слоем атмосферных газов. Жизнепригодности планеты это, впрочем, не отменяет: по словам специалистов, существование форм жизни в планетарном океане «не за гранью возможного».

Источник: theoryandpractice.ru

Новые данные заставили астрономов испытать разочарование космического масштаба: большая часть открытых телескопом Kepler планет, которые считались похожими на Землю и находящимися в зоне обитаемости, оказались совсем не такими гостеприимными. Но совсем уж отчаиваться рано, ведь подтверждается главный вывод: такие миры широко распространены в Галактике.

Напомним, что на данный момент подтверждено существование более 3800 планет, расположенных за пределами Солнечной системы. Из них более 2600 открыты орбитальным телескопом "Кеплер", запущенным в 2009 году и на сегодняшний день исчерпавшим запасы топлива и прекратившим работу.

Разумеется, как астрономов, так и широкую публику больше всего интересуют потенциально обитаемые миры. Есть два ключевых условия, заставляющих взглянуть на планету с интересом.

Во-первых, она должна быть близка к Земле по размерам. Дело в том, что габариты планеты тесно связаны с её химическим составом. Тела существенно крупнее земного шара не могут быть скалистыми: они состоят либо из жидкости, либо из газа (впрочем, первый вариант иногда не исключает наличия жизни).

Во-вторых, жизнь, какой мы её знаем, нуждается в жидкой воде. Это значит, что на планете не должно быть ни слишком жарко, ни слишком холодно для существования океанов. А температура планеты в первую очередь определяется расстоянием до звезды. Зона вокруг светила, в которой потенциально можно искупаться в волнах прибоя, потому и называется зоной обитаемости.

Всего по наблюдениям "Кеплера" в зоне обитаемости было обнаружено 30 землеподобных планет. Это чуть больше одного процента от общего числа найденных им миров, что, казалось бы, довольно мало. Однако нужно учитывать ограничения инструмента.

Во-первых, "Кеплер" наблюдает планету, когда она проходит по диску звезды (это называется транзитом) и частично затмевает собой её блеск. То есть миры, которые в своём пути по орбите не пересекают линию "звезда–наблюдатель", для этого телескопа фактически невидимы.

Во-вторых, небольшие тела труднее обнаружить, чем большие. Поэтому естественно, что "земель" найдено меньше, чем "юпитеров".

В-третьих, уже для светил класса Солнца, не говоря о звёздах большей светимости, зона обитаемости располагается достаточно далеко от них самих. Это значит, что лежащие в ней планеты обращаются вокруг своего светила довольно медленно (чем больше радиус орбиты, тем дольше планета обегает по ней звезду, а значит, тем реже происходят транзиты). Вспомним, что Земля совершает один оборот за год. Между тем, чтобы уверенно говорить о наличии планеты, нужно хотя бы дважды наблюдать, как она прошла по диску звезды. А для открытия небольших миров может понадобиться гораздо больше оборотов, чтобы накопить статистику и выделить периодические "затмения" из небольших хаотических изменений яркости, присущих самому светилу. Между тем телескоп начал наблюдения лишь в 2009 году.

Сделав поправки на всё вышеперечисленное, специалисты пришли к волнующему выводу: 20–50% звёзд в Галактике должны иметь землеподобные миры в зоне обитаемости!

Потенциально обитаемые планеты

Однако с этими данными не всё так просто.

Конкретное расположение зоны обитаемости зависит от светимости звезды. У маленьких и холодных красных карликов она расположена очень близко, у огромных и горячих голубых гигантов – гораздо дальше. Поэтому для ответа на вопрос, находится ли конкретная планета "там, где надо", очень важно знать светимость её "родителя".

Но светимость не так просто измерить. Понятно, что видимая с Земли яркость зависит не только от светимости как таковой, но и от дистанции до звезды: лампочка под потолком для нас ярче Сириуса в небе. Поэтому вопрос о светимости – это в первую очередь вопрос о расстоянии от наблюдателя до объекта.

С 2013 года на орбите работает космический телескоп Gaia, специально предназначенный для измерения дистанции до звёзд. Во втором релизе данных, опубликованном в апреле 2018 года, содержится весьма точная информация о расстоянии до 130 миллионов звёзд. Есть среди них и светила, которые, как считалось, потенциально могут быть чьим-то солнцем.

Новые и более точные данные о расстояниях позволили уточнить, в том числе, светимость этих звёзд. Здесь-то астрономов и поджидал неприятный сюрприз.

Выяснилось, что поток излучения от многих светил был недооценён. Это значит, что их зона обитаемости расположена дальше, чем предполагалось. Таким образом, некоторые ранее открытые планеты оказались исключены из неё.

Но на этом неприятные новости не закончились. Если светимость звезды больше, чем полагали астрономы, это может означать две вещи: светило либо горячее "положенного", либо больше, чем казалось.

Температуру звезды можно с большой точностью определить по её спектру, а вот радиус обычно остаётся "за кадром" (напрямую измерить размер светила – чрезвычайно сложная задача, и это сделано лишь для нескольких светил).

Поэтому "повысившаяся" светимость звезды обычно означает, что нужно пересмотреть её размер. Но тогда и планета больше, чем считалось ранее. Ведь радиус экзопланеты вычисляется по наблюдениям её транзита, исходя из известного диаметра светила.

Получается, что некоторые из открытых "Кеплером" "суперземель" на самом деле представляют собой более крупные тела, например, мининептуны. А такие экзопланеты, как уже упоминалось, негостеприимны для жизни, какой мы её знаем.

Астрономы пока не готовы сказать точно, сколько именно найденных телескопом миров сохранили статус земплеподобного мира в зоне обитаемости. По оптимистичным оценкам, их 12, по самым пессимистичным – всего два.

Однако это не отменяет главного вывода: такие планеты в Галактике встречаются достаточно часто. Даже если они есть не у каждой пятой, а скажем, у каждой сотой звезды, это означает, что в Млечном Пути их миллиарды. И на какой-нибудь из них наши братья по разуму вполне могут точно так же заниматься подсчётами обитаемых миров.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о недавно запущенном преемнике "Кеплера", который, как ожидается, откроет не менее 20 тысяч экзопланет.

Источник: www.vesti.ru

Сама звезда TOI-700 — это красный карлик спектрального класса M2, чья масса и радиус составляют около 40 процентов от массы и радиуса Солнца. Три найденные экзопланеты — TOI-700 b, TOI-700 c и TOI-700 d — из-за своей близости к светилу и, как следствие, сильного гравитационного воздействия, вероятнее всего, находятся в приливном захвате, то есть всегда обращены одной стороной к светилу.

Изучив кривую блеска звезды, астрономы смогли определить период вращения, радиус и плотность планет. Сделали это они благодаря тому, что в момент, когда небесное тело проходит по диску светила, оно частично затмевает его, что выражается в виде короткого падения яркости на кривой блеска. Измеряя глубину и длительность этого падения, астрономы могут выяснить радиус планеты и длительность года на ней, так как планеты на разных орбитах и с разными радиусами дают разные «рисунки» затмения (подробнее см. Кривые блеска и экзопланеты). Если ученые обладают еще и измерениями радиальной скорости звезды, они могут найти массу и, как следствие, плотность экзопланеты — а, значит, и определить ее тип. Правда, в обсуждаемом случае у исследователей не было этих данных, и верхние ограничения на массы планет накладывались с помощью алгоритма Forecaster и анализа небольших отклонений времени наступления транзитов.

Самая близкая к родительской звезде планета, TOI-700 b, совершает один оборот вокруг нее за 10 дней (большая полуось ее орбиты оценивается в 0,064 а. е. — это примерно 9,5 млн км; для сравнения, большая полуось орбиты Меркурия — почти 58 млн км) и почти полностью совпадает по размерам с Землей. Следующая по удаленности экзопланета, TOI-700 c, совершает один оборот вокруг звезды за 16 дней и в 2,6 раза больше нашей планеты. Однако наибольший интерес у астрономов вызвала TOI-700 d: ее радиус всего в 1,16 раз больше земного, год на ней длится чуть больше 37 дней (большая полуось ~0,16 а. е.), и она находится внутри потенциально обитаемой зоны (рис. 1). Предполагается, что две крайние планеты этой системы, TOI-700 b и TOI-700 d, представляют собой каменистые тела, в то время как TOI-700 c, скорее всего, похожа на Нептун.

Изначально ученые неверно определили параметры звезды, посчитав, что она больше и горячее, вследствие чего размеры и температуры планет также оказались завышены. Однако после повторного анализа данных астрономы выявили ошибку и скорректировали результаты. Кроме того, им удалось подтвердить полученные значения с помощью наблюдений космического телескопа «Спитцер» и наземной сети телескопов LCO (J. E. Rodriguez et al., 2020. The First Habitable Zone Earth-Sized Planet From TESS II: Spitzer Confirms TOI-700 d).

По оценкам астрономов, поток излучения, который TOI-700 d получает от своего светила, составляет 86 процентов от потока, который Земля получает от Солнца. При этом за 11 месяцев наблюдений TESS не зарегистрировал у звезды сильной вспышечной активности, что делает ее более уверенным кандидатом в пригодные для жизни планеты, чем, например, планеты системы TRAPPIST-1. Несмотря на то, что исследователи не наблюдали звезду TOI-700 в рентгеновском диапазоне, по спектру они определили период ее вращения вокруг собственной оси: он оказался равен 54 дням — такое значение характерно для зрелых красных карликов и позволяет наложить ограничения на их «яркость». Расчеты показывают, что энергия рентгеновского излучения красного карлика не будет превышать 2,4×1027 эрг, что сравнимо с рентгеновской яркостью Солнца во время максимума цикла активности.

Как в действительности выглядит поверхность TOI-700 d и какие на ней господствуют условия, пока, естественно, остается для ученых загадкой. Однако группа астрономов из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд построила 20 климатических моделей, чтобы определить, могут ли при разумных предположениях поверхностные температуры на этой планете быть пригодными для известных нам форм жизни (G. Suissa et al., 2020. The First Habitable Zone Earth-sized Planet from TESS. III: Climate States and Characterization Prospects for TOI-700 d).

Ученые рассмотрели два типа модельных планет: водные, чья поверхность полностью покрыта океаном глубиной 50 метров, и пустынные, на которые океан отсутствует. Кроме того, исследователи включили в анализ три вида атмосфер — «современную земную», где доминирует азот (N2), а содержание углекислого газа и метана по объему составляет 400 и 1,7 миллионных долей; «архейскую», где содержание углекислого газа и метана было выше, чем сейчас (что согревало нашу планету, когда Солнце было моложе и тусклее); и «древнюю марсианскую», в которой доминировал, как считается, углекислый газ. Исследователи исключили из анализа кислород, поскольку, в отличие от парниковых газов, он очень слабо влияет на температуру на поверхности планеты. Давление на планетах варьировалось от 0,5 до 10 атмосфер. Полный список исходных условий можно посмотреть в таблице 2 в обсуждаемой статье.

Температура поверхности планет-океанов в полученных моделях варьировались от 236 до 364 кельвин (от −37 до 90 градусов Цельсия). Тем не менее, даже при условии «парникового эффекта» получается, что средняя температура для всех «водных» миров составляет 260 кельвин (−13 градусов Цельсия), а лед покрывает более 60 процентов поверхности. В самом «холодном» случае, когда в атмосфере отсутствовал углекислый газ и доминировал азот, свободными ото льда оставались всего 24 процента поверхности планеты и только тогда, когда «солнце» находилось в зените.

Температуры планет-пустынь оказались примерно на 10–20 кельвин ниже, чем для планет-океанов при тех же исходных условиях. Несмотря на то, что «сухие» миры технически не пригодны для существования жизни, ученые все равно включили их в анализ, так как они допускают существование полярных шапок или подповерхностных источников воды, которые смогут создавать слабые гидрологические циклы.

Кроме того, ученые также смоделировали возможные спектры TOI-700 d — то есть (если говорить совсем упрощенно) то, как планета будет отражать звездный свет (рис. 4). Сделано это было для того, чтобы в будущем иметь возможность сравнить реальные данные с симуляциями и понять, на что похож открытый телескопом TESS мир. К сожалению, современные обсерватории и те, что будут запущены в ближайшее время, в том числе и телескоп им. Джеймса Уэбба, не позволят нам получить столь точную информацию для системы TOI-700: по сравнению с родительской звездой планеты все равно слишком малы и инструментам попросту не хватит разрешения для того, чтобы выделить их спектр. В лучшем случае (хотя это тоже маловероятно), новые телескопы смогут определить наличие атмосферы в целом. Так что для более детального изучения открытых миров надо будет ждать еще более совершенной наблюдательной техники.

Источник: pikabu.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.