Астрономы из Германии разработали новый алгоритм поиска новых миров. Он помог обнаружить 18 экзопланет размером с Землю, из которых как минимум одна может быть обитаемой.
Подробности исследования изложены в двух научных статьях, принятых к публикации в журнал Astronomy & Astrophysics. В первой из них авторы описывают свой метод и его проверку на одной планетной системе, где им удалось обнаружить новую экзопланету. Во второй речь идёт об открытии остальных 17 миров.
На сегодняшний день известно более четырёх тысяч планет за пределами Солнечной системы. Как уточняется в пресс-релизе нового исследования, 96% из них размерами значительно превышают земной шар.
Значит ли это, что Земля – редкая для Галактики птица? Разумеется, нет. Просто большие планеты обнаружить легче, чем маленькие. Ирония судьбы в том, что с точки зрения поисков жизни интересны как раз миры, похожие на наш.
В связи с этим команда во главе с Каем Роденбеком (Kai Rodenbeck) из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка создала новый алгоритм поиска экзопланет, который более чувствителен по сравнению со стандартными.
Напомним, что самым продуктивным способом поиска новых миров является метод транзитов. Почти три четверти известных на сегодня планет были найдены именно с его помощью.
Этот подход позволяет выявлять планеты, которые при своём движении по орбите проходят между родительской звездой и телескопом (такое прохождение и называется транзитом). При этом они частично затмевают светило. Для наблюдателя это выглядит как падение яркости звезды, которое раз за разом повторяется через один и тот же промежуток времени (период обращения экзопланеты). Такие регулярные затмения и сигнализируют о том, что у звезды есть планета.
Новшество авторов заключается в том, чтобы точнее учитывать, как меняется при этом блеск светила.
"Стандартные алгоритмы поиска пытаются идентифицировать резкие падения яркости, – объясняет первый автор статьи Рене Хеллер (René Heller) из того же института. – В действительности, однако, диск звезды выглядит немного темнее на краю, чем в центре. Поэтому, когда планета проходит перед звездой, она сначала блокирует лишь небольшую часть звёздного света по сравнению с серединой транзита. Максимальное затемнение звезды происходит в середине транзита как раз перед тем, как звезда снова начинает постепенно становиться ярче".
Таким образом, в данных следует искать не мгновенный провал яркости с горизонтальным "дном", а плавное понижение с таким же плавным ростом.
Исследователи улучшили алгоритм поиска экзопланет благодаря более точному учёту формы кривой блеска.
Иллюстрация NASA/SDO, MPS/Rene Heller/перевод Вести.Наука.
Свой метод учёные протестировали на данных миссии К2. Напомним, что это второй этап работы космического телескопа Kepler. На первом этапе, продолжавшемся с 2009 по 2013 год, "Кеплер" наблюдал более 100 тысяч звёзд и помог открыть более 2300 планет. Однако техническая неисправность инструмента не позволила продолжать наблюдения в прежнем режиме. Инженеры миссии нашли решение, и до своего завершения в 2018 году миссия К2 подарила человечеству открытие ещё более 500 планет.
Чтобы испытать свой алгоритм, авторы взяли полученные К2 данные наблюдений всех 517 звёзд, у которых ранее были обнаружены экзопланеты. Логика учёных была проста: где есть планета, там может быть и ещё одна. Любопытно, что большинство этих светил похожи на Солнце по массе и радиусу.
В этих данных авторы обнаружили "подписи" 18 ранее незамеченных планет. При этом у 14 из 18 звёзд, получивших "пополнение", ранее было известно только по одной экзопланете.
Радиус самого маленького "найдёныша", обозначенного EPIC 201497682.03, составляет всего 69% земного. Это самый миниатюрный мир, обнаруженный миссией К2, и вообще одна из самых маленьких известных экзопланет. Крупнейшая же из "новоприбывших" планет примерно вдвое больше Земли по радиусу.
Сравнение размеров новых открытых планет, Земли и Нептуна. Зелёным выделен потенциально обитаемый мир.
Иллюстрация NASA/JPL, NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring, MPS/Rene Heller/перевод Вести.Наука.
Для большинства из этих 18 систем свежеоткрытые планеты меньше своих ранее найденных соседей. Отыскать эти новые небесные тела было действительно непросто, ведь падение яркости звезды, вызванное транзитом, составляет для них от 0,01% до 0,2%, при этом для большинства из них – около 0,02%.
Периоды обращения этих миров составляют от 0,7 до 34 земных суток со средним значением около четырёх земных суток. Такая резвость означает, что экзопланеты находятся очень близко к своим солнцам, большинство из них – ближе, чем соседи по системе.
Из-за такого тесного контакта со звездой почти все найденные миры, вероятно, разогреты более чем до 100 °C, а на поверхности некоторых из них температура должна превышать и 1000 °C. Однако одна из планет представляет исключение: она обращается вокруг своего светила в так называемой зоне обитаемости. Это означает, что на поверхности этой экзопланеты возможно существование жидкой воды и, следовательно, жизни.
Теперь исследователи собираются применить свой алгоритм к данным основной миссии "Кеплера". Они рассчитывают найти при этом около сотни неизвестных планет.
"Наш новый алгоритм помогает нарисовать более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе, – резюмирует соавтор статьи Михель Хиппке (Michael Hippke) из Зоннебергской обсерватории. – Этот метод представляет собой значительный шаг вперёд, особенно в поиске планет, подобных Земле".
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о первой землеподобной планете, открытой недавно запущенным орбитальным телескопом TESS. Также мы рассказывали о похожем на Землю мире, обнаруженном у ближайшей к Солнцу звезды. К слову, не исключено, что он там не один.
