Астрономы обнаружили пару "суперземель" в соседней звездной системе

Открытие произошло после двух десятилетий наблюдений за одной из самых близких к нам звезд.

Отредактировано 2023-25-06
Две сверхземные экзопланеты вращаются вокруг Gliese 887 расположенной в 11 световых годах от ЗемлиДве сверхземные экзопланеты вращаются вокруг Gliese 887, расположенной в 11 световых годах от Земли.

Космические телескопы, такие как Kepler и Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), превратили охоту за экзопланетами в промышленное занятие. Их механические глаза наблюдают за тысячами звезд одновременно, а программное обеспечение эффективно просеивает горы полученных данных, выделяя только самые перспективные звездные мерцания и колебания для ручного подтверждения. Этот процесс произвел революцию в планетологии, как конвейер произвел революцию в производстве: всего через 28 лет после первого подтвержденного открытия экзопланеты каталог НАСА пополнился более чем 4 000 подтвержденных экзопланет, охватывающих более 3 000 систем.

Сандра Джефферс, исследователь из Института астрофизики Геттингенского университета в Германии, входит в состав группы, которая использует более индивидуальный подход, отыскивая одну за другой близлежащие звезды в поисках высококачественных экзопланет, которые когда-нибудь можно будет изучать напрямую. Теперь многолетний анализ, основанный на десятилетиях данных, позволил обнаружить одну из самых многообещающих целей, о чем группа объявила в четверг в журнале Science. Две, возможно, три "суперземли" вращаются вокруг яркой, но тихой красной карликовой звезды, расположенной всего в 11 световых годах от Земли. Обычно астрономам трудно сделать вывод о чем-то большем, чем орбита или размер экзопланеты, но редкое сочетание характеристик в так называемой системе Gliese 887 означает, что будущие телескопы смогут получить доступ к информации о газах, окружающих планеты, и, следовательно, узнать что-то об их климате.

"Мы знаем, что это лучшая звезда в непосредственной близости от Солнца с целью понимания атмосфер экзопланет", - говорит Джефферс.

Джефферс возглавляет совместный проект под названием RedDots, целью которого являются звезды в радиусе 16 световых лет от Солнца - большинство из них тусклые, красные карликовые звезды, отсюда и название. В течение многих лет она разыскивала на конференциях астрономов, которые, по ее мнению, могли записать наблюдения близких звезд, и приглашала их к сотрудничеству. В случае с Gliese 887 Джефферс удалось собрать воедино набор данных за 20 лет работы более чем двух десятков исследователей на нескольких телескопах. "[Область] экзопланет может быть жестокой", - говорит она, - "но работа с этой командой была очень дружной".

Группа увидела намеки на планеты в 2017 году, но их наблюдения были слишком спорадическими, чтобы быть окончательными. Осенью 2018 года они вернулись и наблюдали за Gliese 887 каждую ночь в течение почти трех месяцев с помощью прибора High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) в Чили.

Это помогло. Создав визуализацию, аналогичную хронометражному фильму, команда смогла четко определить, что Gliese 887 покачивается. В частности, она покачивалась примерно каждые девять и каждые 22 дня - безошибочные признаки двух близлежащих планет, которые, по их мнению, весят по меньшей мере в 4 и 7 раз больше Земли соответственно. Оба мира вращаются слишком близко к Солнцу, чтобы на их поверхности могла существовать вода, но команда также заметила предварительный признак - одно покачивание - потенциальной планеты, совершающей 50-дневную орбиту в умеренной зоне звезды. После этого они вернулись для проведения еще двухмесячных наблюдений, которых должно быть достаточно, чтобы доказать или опровергнуть наличие третьей планеты с помощью более детального анализа цифр в будущей статье.

Хотя две подтвержденные планеты кажутся слишком горячими для комфортного существования жизни в том виде, в котором мы ее знаем, эта система является мечтой наблюдателей. Помимо того, что она находится всего в 11 световых годах от нас (наша ближайшая звездная система примерно в три раза ближе, но многие экзопланеты находятся на расстоянии от сотен до тысяч световых лет), Gliese 887 - необычайно прохладная звезда. У нее мало солнечных пятен, и она редко вспыхивает, в отличие от многих своих "горячих" красных карликов. Ее спокойный нрав делает ее идеальной целью как с практической точки зрения (более спокойная звезда - это чистый холст, на котором хорошо видны особенности планет без полного их стирания), так и с научной (поскольку она с меньшей вероятностью лишит свои планеты атмосферы взрывоопасными солнечными вспышками).

Современные телескопы не могут разглядеть атмосферу вокруг таких планет, поскольку они не проходят прямо перед своими звездами - особый случай, который позволил астрономам заглянуть в атмосферу некоторых других экзопланет. Но Джефферс ожидает, что следующее поколение телескопов изменит эту ситуацию. "Это идеальный научный пример для космического телескопа [James Webb Space Telescope], который будет запущен в следующем году", - говорит она.

Другие исследователи настроены осторожно оптимистично. "Это хорошо", - говорит Томас Грин, астрофизик из Исследовательского центра НАСА имени Эймса, который изучает, как космический преемник Хаббла поможет изучить атмосферы экзопланет. "Первый вопрос - есть ли у нее атмосфера или нет, и JWST должен помочь в этом".

В частности, JWST должен быть способен наблюдать за тонкими температурными колебаниями всей системы, когда планеты меняются местами, альтернативно показывая Земле свою дневную и ночную стороны. Голая, каменистая планета без атмосферы должна испытывать дикие колебания температуры. Это новаторская работа, но она не будет легкой. "Это будут сложные наблюдения, которые займут много времени", - предупреждает Грин. Исследователи должны будут наблюдать за системой в течение нескольких орбит каждой планеты, как это было сделано для наблюдений HARP.

Даже JWST не обладает достаточно острым зрением, чтобы заметить отдельные планеты и выяснить, какие именно газы могут окутывать эти суперземли. Эти исследования, возможно, придется ждать от следующего поколения наземных телескопов, таких как Гигантский Магелланов телескоп и Тридцатиметровый телескоп, которые могут появиться в конце десятилетия. Обладая лучшим разрешением, чем JWST, и (в некоторой степени) менее конкурентным временем наблюдения для более длительных проектов, эти инструменты должны быть в состоянии накопить достаточно прямого света от планет, чтобы обнаружить признаки воды, кислорода и, возможно, метана, говорит Грин. Хотя эти близлежащие миры, возможно, и не являются лучшими кандидатами на жизнь, они могут служить окнами в природу других экзопланет, слишком далеких для прямого изображения.

Понимание чужих атмосфер представляет собой один из следующих рубежей науки об экзопланетах. По расположению и размеру планеты можно сделать лишь некоторые выводы о ней, но знание молекул, которые ее окружают, позволяет исследователям сделать еще один шаг к тому, чтобы предсказать ее климат. Вторая планета Gliese 887, например, может оказаться довольно гостеприимным местом, говорит Джефферс, если у нее есть атмосфера, которая помогает распространять тепло. "На поверхности планеты может быть жаркий пляжный день", - говорит она.

В ожидании запуска JWST и продолжения строительства гигантских наземных телескопов команда RedDots сосредоточилась на подготовке как можно большего числа ближайших объектов. Команда уже обнаружила планеты вокруг Проксимы Центавра (на расстоянии четырех световых лет) и звезды Барнардса (на расстоянии шести световых лет), и они намерены продолжать систематическую работу, открывая наших ближайших соседей одну за другой.

"Это наша долгосрочная цель", - говорит Джефферс, - "получить их все".