Kepler-romteleskopet har oppdaget 20 nye eksoplaneter som kretser rundt svake små stjerner. Fem av dem er innenfor den beboelige sonen. Det vil si hvor det kan være flytende vann og selve livet. Kepler-teamet kunngjorde dette på et felles møte med Planetary Research Branch i American Astronomical Society og European Planetary Congress.
Nye planeter på størrelse med jorden, noen ganger litt mindre, noen ganger større, som Neptun (disse kalles superjord). De er ganske egnet for å bo der selv for oss, uten å bøye seg fra overdreven tiltrekning og uten å fly bort i verdensrommet fra ekstraordinær letthet. De dreier seg om veldig små stjerner - oransje og røde dverger i klasse K og M. Disse stjernene er parasitter som hindrer forskere i å observere noe betydelig. Så i alle fall kalt Courtney Dressing, astronomen fra Caltech som presenterte oppdagelsen, dem.
De er faktisk allestedsnærværende: opptil tre fjerdedeler av stjernene i galaksen er røde dverger. Cirka 250 er i nærheten, innen 30 lysår fra solen vår (som er enorm i forhold til dem, ti ganger mer). Courtney selv, ung og pen, insisterer på at det blir søkt etter beboelige planeter i nærheten av slike svake stjerner. De siste årene har dette blitt det som nå kalles en trend eller mainstream.
Så, røde dverger. Svake stjerner, som er mindre enn ti prosent av solmassen i masse, og deres fotosfæretemperatur er 3500 kelvin og under, som er nesten halvparten av solens. Imidlertid, hypotetisk, kan de leve i flere billioner år, noe som går utover horisonten til den mest voldelige fantasien. Hele universet begynte for bare 13,8 milliarder år siden. I løpet av denne tiden ble mange stjerner født og døde, og dverger har til hensikt å eksistere hundrevis av ganger lenger. Ingen av fysikerne vil forplikte seg til å forutsi hva som vil skje med verden i så lang tid, men hvis alt forblir "som før", kan livet i M-klassestjerner oppstå med stor sannsynlighet. Hvis ikke allerede unnfanget.
Kepler-20f er en eksoplanet som kretser rundt stjernen Kepler-20 i konstellasjonen Lyra. Masse - 0,66 jordmasser. Banen er den fjerde fra morsstjernen. Et år på planeten varer 19 jorddager
Foto: NASA / Kepler-oppdrag
I jakten på fremmede liv veksler jordboernes håp med skuffelser. Ingen skriver meldinger til det jordiske sinnet fra det utenomjordiske, ingen steder ser vi klare spor av til og med primitive organismer. Håper på Mars - nesten stoppet. Nå håper vi på Europa, månen til Jupiter. Men mest av alt håp, selvfølgelig, er i eksoplaneter (planeter som kretser rundt en stjerne som ikke er solen).
Kampanjevideo:
Den første eksoplaneten ble oppdaget av den polske astronomen Alexander Wolschan i 1990. Han beregnet at en av nøytronstjernene har to planeter større enn jorden: den ene 3,4 ganger, den andre 2,8. Siden da har mange planeter blitt oppdaget i nærheten av andre stjerner, og i dag, sammen med kandidater (ennå ikke bekreftede signaler), er omtrent fem tusen av dem kjent.
Så hva er følelsen? Det faktum at flere planeter samtidig viste seg å være både jordlignende i størrelse og i den beboelige sonen. Slike funn er fremdeles sjeldne, selv om det er en følelse av at her er det, har begynt. For eksempel ble det på sommeren funnet en jordlignende planet nær nærmeste stjerne til oss - den røde dvergen Proxima Centauri. Det ble beregnet fra observasjoner ved La Silla-observatoriet i Chile.
Men Kepler-teleskopet er fortsatt den viktigste leverandøren av nyheter om verdener utenfor solsystemet. Hvorfor har han nylig begynt å finne så mange planeter og superjord på jordstørrelse? Roman Rafikov, professor i astrofysikk ved University of Cambridge (UK) og Institute for Advanced Study (Princeton, USA) svarte på dette spørsmålet til vår tidsskrift:
- Jeg vil ikke si at dette er en fersk trend. Kepler åpnet dem nesten fra begynnelsen av oppdraget, og dette er allerede fem år. Han var selvfølgelig den første som fant store planeter som Jupiter, som gir det sterkeste signalet når de passerer over stjernens plate. Transitt signalet fra en planet som jorden er betydelig, en gang i 100, svakere, derfor, for slike hendelser, må du spore mange transitter for å samle statistikk. Det tok litt tid, men helt fra begynnelsen av oppdraget produserte Kepler planeter som Neptun og de i nærheten av jorden.
En del av det optiske systemet til Kepler-romteleskopet
Foto: NASA / Kepler-oppdrag
Observasjoner av stjerner med en masse mindre enn Sola er gode ved at en liten planet dekker en større del av stjernens plate under transitt enn under gjennomføring av en stjerne som solen. Det relative fallet i lysstyrken til stjernen er nemlig et signal under transitt. Derfor er det alltid lettere å finne selv små planeter der. Det er spesielle prosjekter, for eksempel MEarth, som spesialiserer seg i nettopp slike systemer.
Er det liv der? Spørsmålet på det nåværende forskningsstadiet er delt i to. For det første: er det mulig der i prinsippet? For det andre: klarer vi å oppdage det?
La oss starte med den første. Den beboelige sonen er et ganske primitivt konsept. Det er bare området rundt en stjerne der vann på planetens overflate kan eksistere i flytende form. Ikke for nært for at vannet kan bli til damp, og ikke for langt unna å fryse. Det er vann - det er biokjemiske reaksjoner i cellene. Vi introduserte dette konseptet av den enkle grunn at vi ikke har sett noe annet liv enn det jordiske. Derfor ser vi etter en lignende.
Røde dverger er svake, kalde stjerner. Deres beboelige sone er mye nærmere enn Solens. Hvis vi bodde der, ville jorden måtte bevege seg i bane av kvikksølv for å få nok varme. Og det ville være problemer. Det mest åpenbare er stråling: røntgenstråler, kraftige bluss. Bare atmosfæren og, i tilfelle bluss, magnetfeltet kan beskytte mot dette.
Et annet problem er tyngdekraften til et nærliggende lysområde. Tidevannskreftene kan redusere rotasjonen på planeten på samme måte som Jorden bremset ned Månen (det er grunnen til at satellitten vår alltid blir vendt den ene siden til oss). Da ville det alltid være en varm dag på den ene siden av planeten, og en frossen kosmisk natt på den andre. Slike forhold bidrar selvfølgelig ikke til fremveksten av liv, men det er et alternativ når planeten kommer i resonans med stjernens tyngdekraft og fortsatt roterer, slik det skjedde med Merkur. Det tredje problemet er stjernevind: strømmer av ladede partikler som rømmer fra en rød dverg kan rett og slett blåse atmosfæren ut i rommet i løpet av milliarder år.
Planeten Proxima b dreier seg om stjernen til Proxima Centauri i den beboelige sonen
Foto: ESA / Hubble & NASA
Det er modeller for å komme rundt disse vanskelighetene. Og siden det er modeller, kan de realiseres et sted i Galaxy. Spesielt når du vurderer antall små stjerner og planeter rundt dem (ifølge moderne estimater er det dusinvis, om ikke hundrevis av milliarder).
La oss si at det er liv på en av disse planetene, som ligner jorden i biokjemi. Hva er tegnene til å finne den? Svaret er dette: Bevis først tilstedeværelsen av flytende vann og en atmosfære, og se etter biomarkører, hvorav den første er fritt oksygen. Faktum er at oksygen i atmosfæren kan vises nesten utelukkende som et resultat av fotosyntese av levende organismer. Fysiske og kjemiske prosesser skaper selvfølgelig også det, men ikke i slike mengder. Flere betingelser må være oppfylt for at denne gassen skal vises alene. Generelt, hvis det er oksygen i atmosfæren, økes sjansene for bebobarhet sterkt. Så langt er ingen slike planeter funnet. Er det i prinsippet mulig å studere atmosfærene deres? Derfor - med terrestriske teleskoper og observatorier i nærheten av rommet?
"Noe, viser det seg, er allerede mulig nå," sier Roman Rafikov. - For eksempel inneholder det nylig oppdagede TRAPPIST-1-systemet tre planeter med størrelsen på jordens orden, som kretser i korte baner - en og en halv og to dager for to indre planeter - rundt en dvergstjerne. Massen er 8%, og radiusen er 11% av solenergien, lysstyrken er 2000 ganger mindre enn solens. I dette tilfellet er stjernen 40 lysår fra oss, veldig nær.
Nylig brukte et internasjonalt team av forskere Hubble-romteleskopet til å studere atmosfærene til disse planetene ved hjelp av overføringsspektroskopi. I denne metoden utføres observasjoner under transitt - absorpsjonen av stjernelys i planetens atmosfære måles med bølgelengder som tilsvarer de kjemiske elementene i den. Dette er en veldig vanskelig observasjon fordi bare en liten brøkdel av atmosfæren ved planetens lemmer er involvert. I dette tilfellet, for å forsterke signalet, ventet observatørene til begge indre planetene - som sitter i den beboelige sonen - gikk gjennom stjernens plate samtidig. Deres kombinerte signal ble målt. God idé.
Resultatet viste at disse planetene ikke kan inneholde utvidede hydrogenatmosfærer uten skyer. Men andre muligheter gjenstår - for eksempel en sterkt overskyet atmosfære som den venusianske eller en atmosfære av vanndamp. Så omfanget for videre forskning av dette planetariske systemet er stort.
I fremtiden vil det nye amerikanske infrarøde teleskopet JWST (James Webb Space Telescope, det er planlagt å være i drift i 2018) gjøre slike observasjoner mer eller mindre rutinemessig.
Vi vil? Vi holder neven. Vi venter.
Speil av romteleskopet JWST (James Webb Space Telescope)
Foto: NASA
