Kepler-rymdteleskopet har upptäckt 20 nya exoplaneter som kretsar kring svaga små stjärnor. Fem av dem är inom den beboeliga zonen. Det vill säga där det kan finnas flytande vatten och själva livet. Kepler-teamet meddelade detta vid ett gemensamt möte mellan American Astronomical Society och European Planetary Congress.
Nya planeter på jordens storlek, ibland lite mindre, ibland större, som Neptun (dessa kallas superjordar). De är ganska lämpliga för att bo där även för oss, utan att böja sig från överdriven attraktion och utan att flyga ut i rymden från extraordinär lätthet. De kretsar kring mycket små stjärnor - orange och röda dvärgar i klasserna K och M. Dessa stjärnor är parasiter som hindrar forskare från att observera något betydelsefullt. Så i alla fall döpte Courtney Dressing, astronomen från Caltech som presenterade upptäckten.
De finns verkligen allestädes närvarande: upp till tre fjärdedelar av stjärnorna i galaxen är röda dvärgar. Cirka 250 är nära, inom 30 ljusår från vår sol (vilket är enormt i jämförelse med dem, tio gånger mer). Courtney själv, ung och vacker, insisterar på att man letar efter bebodliga planeter nära sådana svaga stjärnor. Under senare år har detta blivit det som nu kallas en trend eller mainstream.
Så, röda dvärgar. Svaga stjärnor, som är mindre än tio procent av solmassan i massa, och deras fotosfärstemperatur är 3500 kelvin och lägre, vilket är nästan hälften av solens. Men hypotetiskt kan de leva i ytterligare en biljon år, vilket går bortom horisonten för den mest våldsamma fantasin. Hela universum började bara för 13,8 miljarder år sedan. Under denna tid föddes och dog många stjärnor, och dvärgar tänker existera hundratals gånger längre. Ingen av fysikerna åtar sig att förutsäga vad som kommer att hända med världen under så lång tid, men om allt förblir "som förut" kan liv i M-klassstjärnor uppstå med stor sannolikhet. Om inte redan tänkt.
Kepler-20f är en exoplanet som kretsar kring stjärnan Kepler-20 i konstellationen Lyra. Massa - 0,66 jordmassor. Banan är den fjärde från moderstjärnan. Ett år på planeten varar 19 jorddagar
Foto: NASA / Kepler-uppdrag
I jakten på främmande liv växer jordens förhoppningar med besvikelser. Ingen skriver meddelanden till det jordiska sinnet från det utomjordiska, ingenstans ser vi tydliga spår av ens primitiva organismer. Hopp för Mars - nästan slutat. Nu hoppas vi på Europa, Jupiters måne. Men mest av allt hoppas naturligtvis på exoplaneter (planeter som kretsar kring en stjärna som inte är solen).
Kampanjvideo:
Den första exoplaneten upptäcktes av den polska astronomen Alexander Wolschan 1990. Han beräknade att en av neutronstjärnorna har två planeter större än jorden: den ena 3,4 gånger, den andra 2,8. Sedan dess har många planeter upptäckts nära andra stjärnor, och idag, tillsammans med kandidater (ännu inte bekräftade signaler), är cirka fem tusen av dem kända.
Vad är då känslan? Det faktum att flera planeter visade sig vara både jordliknande i storlek och i den beboeliga zonen. Sådana upptäckter är fortfarande sällsynta, även om det finns en känsla av att det är här, har börjat. På sommaren hittades till exempel en jordliknande planet nära den närmaste stjärnan för oss - den röda dvärgen Proxima Centauri. Det beräknades från observationerna från La Silla-observatoriet i Chile.
Men Kepler-teleskopet är fortfarande den viktigaste leverantören av nyheter om världar utanför solsystemet. Varför har han nyligen börjat hitta så många planeter och superjordar på jorden? Roman Rafikov, professor i astrofysik vid University of Cambridge (UK) och Institute for Advanced Study (Princeton, USA) svarade på denna fråga till vår tidskrift:
- Jag skulle inte säga att detta är en ny trend. Kepler öppnade dem nästan från början av uppdraget, och detta är redan fem år. Han var naturligtvis den första som hittade stora planeter som Jupiter, som ger den starkaste signalen när de passerar över stjärnans skiva. En transitsignal från en planet som jorden är betydligt, gånger 100, svagare, så för sådana händelser måste du spåra många transiter för att samla in statistik. Det tog lite tid, men från början av uppdraget producerade Kepler planeter som Neptunus och de nära jorden i storlek.
En del av det optiska systemet för rymdteleskopet Kepler
Foto: NASA / Kepler-uppdrag
Observationer av stjärnor med en massa mindre än solen är bra eftersom en liten planet täcker större delen av stjärnans skiva under transitering än under en stjärna som solen. Den relativa nedgången i stjärnans ljusstyrka är nämligen en signal under transitering. Därför är det alltid lättare att hitta även små planeter där. Det finns speciella projekt, till exempel MEarth, som specialiserar sig på just sådana system.
Finns det liv där? Frågan i det nuvarande forskningsskedet är uppdelad i två. Först: är det möjligt i princip? För det andra: kan vi upptäcka det?
Låt oss börja med den första. Den beboeliga zonen är ett ganska primitivt koncept. Det är bara området runt stjärnan, inom vilket vatten på planetens yta kan existera i flytande form. Inte för nära för att vattnet ska bli ånga och inte för långt bort för att frysa. Om det finns vatten sker biokemiska reaktioner i cellerna. Vi introducerade detta koncept av den enkla anledningen att vi inte har sett något annat liv utom det jordiska. Därför letar vi efter en liknande.
Röda dvärgar är svaga, kalla stjärnor. Deras bebodda zon är mycket närmare än Solens. Om vi bodde där skulle jorden behöva röra sig in i Merkurius bana för att få tillräckligt med värme. Och det skulle vara problem. Det mest uppenbara är strålning: röntgenstrålar, kraftiga fläckar. Endast atmosfären och, i händelse av bloss, magnetfältet kan skydda mot detta.
Ett annat problem är allvaret hos en närliggande armatur. Dess tidvattenkrafter kan sakta ner rotation av planeten på samma sätt som jorden saktade ner månen (det är därför vår satellit alltid vänds till oss med en sida). Då skulle det alltid finnas en varm dag på ena sidan av planeten och en frusen kosmisk natt på den andra. Sådana förhållanden bidrar naturligtvis inte till livets uppkomst, men det finns ett alternativ när planeten kommer i resonans med stjärnans allvar och fortfarande roterar, som det hände med Merkurius. Det tredje problemet är stjärnvind: strömmar av laddade partiklar som flyr från en röd dvärg kan helt enkelt blåsa atmosfären i rymden över miljarder år.
Planeten Proxima b kretsar kring stjärnan i Proxima Centauri i den bebodda zonen
Foto: ESA / Hubble & NASA
Det finns modeller för att komma runt dessa svårigheter. Och eftersom det finns modeller kan de någonstans i galaxen förverkligas. Speciellt när man tänker på antalet små stjärnor och planeter runt dem (enligt moderna uppskattningar finns det dussintals, om inte hundratals miljarder).
Låt oss säga att det finns liv på en av dessa planeter, som liknar jorden i biokemi. Vilka är tecknen för att hitta den? Svaret är detta: först bevisa närvaron av flytande vatten och en atmosfär, och leta sedan efter biomarkörer, varav den första är fritt syre. Faktum är att syre i atmosfären kan uppträda nästan uteslutande som ett resultat av fotosyntes av levande organismer. Naturligtvis skapar fysiska och kemiska processer det, men inte i sådana mängder. Flera villkor måste vara uppfyllda för att denna gas ska kunna visas på egen hand. I allmänhet, om det finns syre i atmosfären, ökar chanserna för bebobarhet kraftigt. Hittills har inga sådana planeter hittats. Är det i princip möjligt att studera deras atmosfär? Därför - med markbundna teleskop och observatorier i närområdet?
"Något, visar det sig, är redan möjligt nu", säger Roman Rafikov. - Till exempel innehåller det nyligen upptäckta TRAPPIST-1-systemet tre planeter med en storlek av jordens ordning, som kretsar kring korta banor - en och en halv och två dagar för två inre planeter - runt en dvärgstjärna. Dess massa är 8% och dess radie är 11% av solenergin, ljusstyrkan är 2000 gånger mindre än solens. I det här fallet är stjärnan 40 ljusår från oss, mycket nära.
Nyligen använde ett internationellt forskargrupp Hubble Space Telescope för att studera atmosfären på dessa planeter med hjälp av transmissionsspektroskopi. I denna metod utförs observationer under transitering - absorptionen av stjärnljus i planetens atmosfär vid våglängder motsvarande de kemiska elementen i den mäts. Detta är en mycket svår observation eftersom endast en liten del av atmosfären vid planetens lem är inblandad. I det här fallet, för att förstärka signalen, väntade observatörerna tills båda inre planeterna - som sitter i den beboeliga zonen - passerade genom stjärnans skiva samtidigt. Deras kombinerade signal mättes. Bra ide.
Resultatet visade att dessa planeter inte kan innehålla utsträckta väteatmosfärer utan moln. Men andra möjligheter kvarstår - till exempel en starkt molnig atmosfär som den venusiska eller en atmosfär av vattenånga. Så utrymmet för ytterligare forskning om detta planetariska system är enormt.
I framtiden kommer det nya amerikanska infraröda teleskopet JWST (James Webb Space Telescope, det är planerat att vara i drift 2018) göra sådana observationer mer eller mindre rutinmässiga.
Väl? Vi håller näven. Vi väntar.
Speglar av rymdteleskopet JWST (James Webb Space Telescope)
Foto: NASA