Открытие двух потенциально пригодных для жизни суперземель на расстоянии всего 100 световых лет от Земли
С 1995 года были обнаружены сотни экзопланет, что свидетельствует о том, что большинство звезд в нашей галактике имеют собственные планетные системы. Некоторые из них принимают планеты в обитаемой зоне своей звезды, что мотивирует космический поиск других форм жизни. Недавно международная команда обнаружила две суперземли в обитаемой зоне красного карлика LP 890-9. Одна из них может оказаться второй по обитаемости экзопланетой, обнаруженной на сегодняшний день.
В эпоху космического телескопа Джеймса Уэбба экзопланеты умеренной зоны, проходящие транзитом через ультрахолодные красные карлики, предлагают уникальные возможности для описания их атмосфер, а также для поиска газовых биосигнатур. Цель — понять, как часто и при каких условиях может возникнуть жизнь.
Для этого был создан проект SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). Хотя SPECULOOS официально начал свою научную деятельность в 2019 году, он был инициирован в 2011 году как прототип обзора, нацеленного на пятьдесят самых ярких красных карликов на южной стороне с помощью телескопа TRAPPIST South. Это исследование привело к открытию системы TRAPPIST-11, состоящей из семи теллурических планет, проходящих через близлежащий ультрахолодный карлик M8V.
Открытие этой эталонной системы вызвало волну теоретических и наблюдательных исследований, благодаря чему планеты TRAPPIST-1 стали наиболее изученными планетами земного типа за пределами нашей Солнечной системы. Авторы этого открытия заявили в 2017 году в пресс-релизе: "Система Trappist-1 является крупнейшей сокровищницей планет земного размера, когда-либо обнаруженных вокруг одной звезды".
Недавно международная группа ученых под руководством Летиции Дельрез, астрофизика из Университета Льежа, объявила об открытии двух планет типа "суперземля", вращающихся вокруг темно-красной карликовой звезды TOI-4306. Это вторая самая холодная звезда, вокруг которой были обнаружены планеты, после TRAPPIST-1, расположенной на расстоянии около 100 световых лет от нашей Земли. Эти каменистые планеты немного больше Земли и, похоже, пригодны для жизни. На самом деле, одна из них может оказаться второй наиболее пригодной для жизни экзопланетой, обнаруженной на сегодняшний день. Эта работа опубликована в журнале .
Обнаружение двух суперземель умеренного пояса, проходящих через близлежащую карликовую звезду LP 890-9, было случайным. Самая внутренняя планета (TOI-4306.01) была впервые обнаружена TESS. Это объявление вызвало интенсивный фотометрический мониторинг с Южной обсерватории SPECULOOS, который привел к открытию второй транзитной планеты с большим периодом, ранее не обнаруженной TESS.
В частности, первая планета примерно на 30% больше Земли и совершает полный оборот вокруг звезды всего за 2,7 дня, что слишком быстро для поддержания жизни. Исследователи из Ульежа использовали наземные телескопы SPECULOOS для подтверждения и определения характеристик этой планеты, а также для глубокого зондирования системы в поисках других планет.
Летиция Дельрез, научный сотрудник FNRS в отделах астробиологии и STAR (факультет естественных наук) Ульежа и ведущий автор исследования, объясняет в пресс-релизе: "TESS ищет экзопланеты с помощью транзитного метода, наблюдая за яркостью тысяч звезд одновременно, в поисках небольших провалов в светимости, которые могут быть вызваны планетами, проходящими перед своими звездами".
Однако использование наземных телескопов необходимо для подтверждения теллурической природы открытий и для точных измерений размеров и орбитальных свойств. Это особенно важно для очень холодных звезд, таких как LP 890-9, которые излучают свой свет в основном в ближнем инфракрасном диапазоне, и для которых чувствительность TESS ограничена.
Именно поэтому телескопы SPECULOOS, возглавляемые Ульежем и установленные в Европейской южной обсерватории (ESO) в Паранале, Чили (SPECULOOS South) и в обсерватории Тейде на Тенерифе (SPECULOOS North), нацелены на обнаружение планет земного типа, затмевающих некоторые из самых маленьких и холодных звезд в солнечной окрестности. Они оснащены очень чувствительными камерами в ближнем инфракрасном диапазоне.
Мишель Жийон, научный сотрудник FNRS и содиректор исследовательского подразделения по астробиологии в Ульеже, говорит: "Цель SPECULOOS - поиск потенциально пригодных для жизни земных планет в транзите вокруг самых маленьких и холодных звезд в солнечной окрестности, таких как планетная система TRAPPIST-1, которую мы обнаружили в 2016 году благодаря экспериментальному проекту с нашим телескопом TRAPPIST-South".
Планета с характеристиками, подобными Земле
Таким образом, наблюдения через SPECULOOS подтвердили наличие первой планеты, но также обнаружили вторую, как упоминалось выше. Эта вторая планета, LP 890-9c (переименованная исследователями из Ульежа в SPECULOOS-2c), по размеру похожа на первую — примерно на 40% больше Земли — но имеет более длительный орбитальный период — около 8,5 дня. Этот орбитальный период, впоследствии подтвержденный прибором MuSCAT3 на Гавайях, помещает планету в так называемую "обитаемую зону" вокруг своей звезды.
Франциско Дж. Позуэлос, исследователь из Института астрофизики Андалусии, отмечает: "Хотя эта планета находится очень близко к своей звезде, на расстоянии примерно в 10 раз меньшем, чем расстояние Меркурия вокруг нашего Солнца, количество получаемого ею звездного излучения все еще невелико и может допускать наличие жидкой воды на поверхности планеты при условии, что она обладает достаточной атмосферой".
Такое потенциальное наличие жидкой воды объясняется главным образом тем, что звезда LP 890-9 примерно в 6,5 раз меньше Солнца и имеет вдвое меньшую температуру поверхности. На самом деле, несмотря на то, что планета находится ближе, на ней все еще есть "условия, подходящие для жизни".
Исследователи хотят изучить эту систему, в частности SPECULOOS-2c, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, чтобы определить характеристики ее атмосферы, как это было недавно сделано для экзопланеты WASP-39b. Как отмечает Летиция Дельрез, в отличие от планет системы TRAPPIST-1, необходимо учитывать, что "LP 890-9c расположена у внутреннего края обитаемой зоны и поэтому может иметь особенно богатую водяным паром атмосферу, что усилило бы атмосферные сигналы".
Авторы заключают: "Открытие LP 890-9c дает уникальную возможность лучше понять и ограничить условия обитаемости вокруг самых маленьких и холодных звезд в нашей солнечной окрестности".