Открыта редкая экзопланета земного типа, пригодная для поиска форм жизни

С помощью метода лучевых скоростей и спектрографа CARMENES была обнаружена новая экзопланета земного типа — Wolf 1069 b. Эта экзопланета имеет массу, подобную земной, и находится в обитаемой зоне своей звезды — красного карлика без звездной активности и интенсивного ультрафиолетового излучения. Своеобразные характеристики этой системы позволяют предположить, что на Wolf 1069 b может существовать атмосфера, и включить ее в список объектов, благоприятных для поиска жизни.

Открыта экзопланета земного типа, вращающаяся вокруг красного карлика, которая является одним из главных кандидатов на поиск следов жизни за пределами нашей Солнечной системы. Это Wolf 1069 b, единственная экзопланета, обнаруженная на орбите вокруг звезды Wolf 1069, расположенной на расстоянии около 31 светового года от нас.

Масса Wolf 1069 b в 1,26 раза больше массы Земли, орбиту она проходит всего за 15,6 дней и находится в обитаемой зоне своей звезды. Под обитаемой зоной понимается область в пределах определенного расстояния от звезды, такая, что вода может оставаться в жидкой форме даже на поверхности планеты. Эта область для красного карлика расположена близко к самой звезде, учитывая природу этого типа звезд.

Для звезды Wolf 1069 характерно отсутствие звездной активности и интенсивного ультрафиолетового излучения. Эти характеристики позволяют надеяться, что на Wolf 1069 b может быть обнаружена атмосфера, за пределами которой могла развиться жизнь. По этой причине данная экзопланета является одним из главных кандидатов в поиске жизни на других планетах, который запланирован на ближайшее будущее.

Wolf 1069 b была обнаружена с помощью метода радиальных скоростей. Небольшие изменения в спектре Wolf 1069 были измерены с помощью спектрографа CARMENES. Они свидетельствуют о наличии компаньона, который способен изменить движение звезды вокруг центра тяжести системы. Эти сдвиги в спектре были переведены в терминах радиальной скорости звезды, что позволило рассчитать нижний предел массы компаньона.

Почему важна атмосфера на планете?

Помимо наличия жидкой воды, обитаемость планеты также зависит от многих других факторов, включая наличие атмосферы. На Земле жизнь смогла развиться в том виде, в котором мы знаем ее сейчас, именно благодаря наличию этой тонкой оболочки, которая защищает нас от активности Солнца. То же самое могло произойти и с Wolf 1069 b, но не только.

Атмосфера способна создавать парниковый эффект для согревания планеты. По оценкам, средняя температура на Wolf 1069 b достигает — 23 °C. Если предположить, что атмосфера подобна земной, то парниковый эффект согреет планету на 13 °C, что позволит воде оставаться в жидком состоянии на больших участках планеты, обращенных к звезде.

Следует помнить, что очень часто планеты, расположенные очень близко к своей звезде, вращаются синхронно благодаря приливным силам звезды. Это означает, что, подобно тому, как это происходит между Землей и Луной, планета всегда показывает одно и то же лицо своей звезде, совершая оборот вокруг себя по мере прохождения своей орбиты. То же самое происходит и в случае с Wolf 1069 b.

Как уже упоминалось, еще одна важная роль атмосферы заключается в защите от высокоэнергетического электромагнитного излучения звезды и от частиц, попадающих на планету от звезды или из межзвездного пространства.

Известно, что красные карлики — очень активные звезды в период своей молодости. Эта особенность может лишить планету в окрестностях звезды ее естественной защиты — атмосферы, сделав ее непригодной для жизни. Звездная активность Wolf 1069, однако, похоже, отсутствует. Wolf 1069 b может все еще обладать атмосферой и скрывать следы жизни.

Возможное магнитное поле одинокого Wolf 1069 b

Дополнительной защитой от разрушительного звездного излучения, которым может быть наделена Wolf 1069 b, является ее магнитное поле. Эта гипотеза предсказывает наличие горячего, жидкого планетарного ядра, или сердцевины, способной создать динамо-процесс, необходимый для возникновения магнитного поля. Идея о том, что Wolf 1069 b обладает этими свойствами, связана с возможностью того, что эта экзопланета является одиноким миром, то есть не имеет других братьев и сестер, принадлежащих к той же планетарной системе.

Моделирование показало, что около 5% планетных систем вокруг маломассивных звезд, таких как красные карлики, в конечном итоге состоят только из одной экзопланеты. Кроме того, как пояснил Ремо Берн, один из исследователей данного исследования, моделирование показывает, что планетарные эмбрионы изначально сталкиваются друг с другом.

Это приводит к сильным столкновениям, которые изменяют все развитие системы, сплавляя вместе горячие молодые планеты. Возможность получить планеты с ядром, достаточно горячим, чтобы поддерживать формирование магнитного поля.

Согласно данным, собранным командой Института астрономии Макса Планка (MPIA), проводившей исследование, не было обнаружено никаких других сигналов, принадлежащих внесолнечным планетам. Это позволяет предположить, что Wolf 1069 b является одинокой планетой. Однако проведенные наблюдения не позволяют выявить планеты, находящиеся далеко от звезды, поэтому нельзя с уверенностью заключить, что система, образовавшаяся вокруг Wolf 1069, попадает в упомянутые выше 5%.

Поиск экзопланет земного типа и изучение их атмосферы

Сигналы, связанные с Wolf 1069 b, настолько малы, что потребовалась сложная и изощренная процедура анализа. На этот тип данных могут влиять несколько факторов. Среди них — наложение сигнала земной атмосферы в спектре звезды, который не так просто отделить.

За исследование и анализ данных, собранных CARMENES, отвечала команда ученых MPIA под руководством научного сотрудника MPIA Дианы Коссаковски, ведущего автора статьи, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

Трудности, связанные с этим типом измерений, также объясняют, почему до сих пор было обнаружено так мало экзопланет земного типа, т.е. с массой, схожей с массой Земли. Wolf 1069 b — шестая ближайшая земная планета, обнаруженная в обитаемой зоне своей звезды.

Эта экзопланета также принадлежит к группе, в которой также находятся Проксима Центавра b и Trappist-1 e, изучение атмосферы которых будет приоритетным. Чрезвычайно большой телескоп (ELT) будет играть ключевую роль в такого рода исследованиях. Но, как сказал Коссаковки, вероятно, пройдет еще как минимум десять лет, прежде чем мы сможем получить какую-либо информацию об этих атмосферах.