Неподалік "Супер Земля" може бути життєздатною після всього

У 2024 році астрономи виявили кам'янисту екзопланету, GJ 3378b, що обертається навколо червоного карлика на відстані всього 25 світлових років від Землі в напрямку північного сузір'я Жирафа. На основі вимірювань радіальної швидкості команда відкриття оцінила, що ця планета в 2,3 рази масивніша за Землю, що робить її "Супер Землею". Завдяки переглянутому аналізу, проведеному командою, очолюваною дослідниками з Університету Каліфорнії, Ірвін (UC Irvine), ця планета, здається, знаходиться в межах життєздатної зони (HZ) своєї зірки.

Дослідження очолював Пол Робертсон, доцент фізики та астрономії в UC Irvine. Його підтримали дослідники з Центру життєздатності планетних систем в Університеті Техасу, Інституту астрофізики та космосу, Інституту астрономії імені Антона Паннекука, Центру екзопланет і життєздатних світів, Центру досліджень астробіології, Національної оптико-інфрачервоної астрономічної дослідницької лабораторії NSF, Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) та Центру космічних польотів Годдарда, а також кількох університетів і дослідницьких інститутів.

Червоні карлики є найпоширенішим класом зірок у Всесвіті, складаючи 70% до 75% зірок у Чумацькому Шляху та до 90% в еліптичних галактиках. Більше того, дослідження червоних карликів, близьких до Сонячної системи, свідчать про те, що вони дуже добре формують кам'янисті планети, які обертаються в межах своїх HZ. Це робить їх важливою метою в пошуках життя за межами нашої сонячної системи. Однак червоні карлики відомі своєю мінливістю та схильністю до спалахів, що може зробити планети в межах HZ абсолютно непридатними для життя.

Прилад для пошуку планет у життєздатній зоні під час установки в чистій кімнаті в телескопі Hobby-Eberly в обсерваторії Макдональда. Кредит: Ґудмундур Стефанссон/Пенсильванський університет.

Крім того, тьмяна природа червоних карликів ускладнює виявлення планет, подібних до Землі, які є дуже малими в порівнянні з іншими типами екзопланет ("Супер-Землі", "міні-Нептуни" та газові гіганти). Як наслідок, вчені повинні покладатися на спеціалізовані інструменти, до яких належить прилад для пошуку планет у життєздатній зоні (HPF) на телескопі Hobby-Eberly. Цей прилад проводить вимірювання радіальної швидкості, які виявляють тонкі коливання в орбіті зірки, викликані однією або кількома планетами.

Як пояснив Пол Робертсон у прес-релізі обсерваторії Макдональда:

Наша мантра - "слідувати за водою". Це єдине, що потрібно всім відомим живим істотам на Землі, тому це перше, що ми шукаємо, намагаючись знайти середовища, які можуть підтримувати життя. Прилад для пошуку планет у життєздатній зоні оптимізований для використання інфрачервоного світла. Коли зірки стають меншими, вони охолоджуються, і більшість їхньої енергії виходить в інфрачервоних довжинах хвиль. Тож ми встановили інфрачервоний спектрометр на 10-метровий телескоп, і це дає нам більше потужності для збору світла, щоб спостерігати за цими тьмяними зірками.

З 2018 року прилад для пошуку планет у життєздатній зоні допоміг астрономам виявити екзопланети та каталогізувати ті, які можуть бути "потенційно життєздатними".

"Головне - це точність. Щоб знайти ці низькомасивні планети, ви завжди шукаєте маленькі сигнали", - додав Майкл Ендл, астроном і планетний вчений з Центру життєздатності планетних систем в Університеті Техасу, Остін, та обсерваторії Макдональда. "Якщо ваші інструменти недостатньо точні, ви їх не знайдете. Ви не зможете їх знайти."

Коли GJ 3378b вперше було виявлено в 2024 році, вважалося, що вона приблизно в п'ять разів масивніша за Землю. Супер-Земля такої маси могла б утримувати атмосферу, але вона була б настільки щільною, що знищила б будь-яке життя на своїй поверхні. Однак новий аналіз показує, що вона ближча до 2,3 разів маси Землі, що підвищує ймовірність того, що планета не має задушливої атмосфери. Команда також уточнила орбітальний період планети з 25 днів до 21, що поміщає її в межі HZ зірки.

Це художнє враження показує планету Проксима b, що обертається навколо червоного карлика Проксима Центавра, найближчої зірки до Сонячної системи. Кредит: ESO/M. Kornmesser

З іншого боку, її ближча орбіта може також означати, що вона підлягає більш інтенсивному випромінюванню, що може випарувати будь-яку присутню атмосферу. Необхідні подальші спостереження, які стануть можливими, коли телескопи наступного покоління почнуть працювати в найближчі роки. Це включає Великий Магелланів телескоп (GMT), Надзвичайно великий телескоп (ELT) та Обсерваторію життєздатних світів (HWO), які матимуть доступ до каталогу HPF.

Потужні дзеркала, які ці обсерваторії будуть мати, разом з адаптивною оптикою (AO), вдосконаленими коронографами та спектрометрами, дозволять проводити прямі спостереження цих планет на наявність ознак життя (так званих біосигнатур). Сказав Ендл:

Остаточна мета - біосигнатури. Ми справді хочемо знати: "Чи самотні ми у Всесвіті?" Ми все ще перебуваємо на стадії розвідки нашого сонячного сусідства, намагаючись знайти планети навколо найближчих зірок, оскільки їх буде найпростіше виявити на наявність біосигнатури. Ця планета наближає нас на один крок до знання всіх наших сусідів і, зрештою, які з них можуть бути придатними для життя.