Астрономы нашли три потенциально обитаемые планеты у звезды Gliese 667C.
Поиски планет за пределами Солнечной системы приводят астрономов ко все новым качественным и количественным скачкам. Если 18 лет назад достижением было открытие первой экзопланеты, то с годами ученые стали понимать, что во Вселенной существуют и другие многопланетные системы. И лишь недавно были открыты землеподобные планеты, которые находятся внутри так называемой обитаемой зоны, где вода может находиться в жидком состоянии.
Недавнее же открытие международной команды ученых вовсе указывает на то, что Солнечная система с ее единственной обитаемой Землей вовсе не уникальна и существуют звезды, являющиеся буквально рассадниками потенциально обитаемых планет.
С момента обнаружения первой экзопланеты метод доплеровской спектроскопии, который заключается в отслеживании малейших колебаний звезды под действием окружающих планет, стал гораздо чувствительнее. Сегодня астрономы могут «почувствовать» планету размером с Землю, вращающуюся совсем близко к звезде. Особый интерес для астрономов в последние годы представляют поиски потенциально обитаемых планет у маломассивных звезд близко от Солнца.
Оказалось, что пристанищем сразу нескольких потенциально обитаемых планет стала близкая к нам звезда Gliese 667C, чья планетная система изучается уже давно. Gliese 667C — небольшой красный карлик, в три раза легче Солнца, является наименьшей компонентой тройной звездной системы GJ 667, которая удалена от нас всего на 22 световых года в направлении созвездия Скорпиона.
Прежние исследования уже выявили на ее орбитах целых три планеты, одна из которых попала в заветную зону.
Группа астрономов под руководством Гиллема Англада-Эскуде из Геттингенского университета в Германии и Микко Туоми из университета в Хартфордшире (Великобритания) решила исследовать систему заново. К уже имеющимся наблюдательным данным ученые добавили новые наблюдения, выполненные на разных обсерваториях мира с разными высокоточными спектрографами: на чилийском Очень большом телескопе (VLT), телескопе Magellan и телескопе Кека на Гаваях.
Для выявления планет доплеровским методом астрономы по сдвигу спектральных линий строят кривую лучевых скоростей звезды и вычисляют, какие планеты с какой массой приводят к тем или иным колебаниям.
В случае большого числа планет звезда принимает участие в очень сложном движении, поэтому определить, сколько планет и каких масс вызывают такие колебания, нетривиальная статистическая задача.
«Добавив новых наблюдений и перепроверив существующие данные, мы смогли подтвердить наличие прежних и открыть еще несколько новых планет. Самым восхитительным оказалось обнаружение целых трех маломассивных планет внутри обитаемой зоны!» — сказал Туоми. Оказалось, что звезда окружена не тремя, как считалось ранее, а как минимум шестью планетами. Три из них, потенциально обитаемые, являются суперземлями — твердыми планетами больше Земли, но меньше по размерам, чем Уран или Нептун. По словам ученых, они видят слабое влияние седьмой планеты, но подтвердить ее существование с уверенностью пока не удается.
Gliese 667C — первая открытая планетная система с полностью заполненной обитаемой зоной, подчеркивают авторы открытия.
«Планеты от h до d (см. рисунок) получают от звезды 20–200% энергии, получаемой Землей от Солнца, поэтому они должны рассматриваться, как потенциально обитаемые», говорят авторы работы, принятой к публикации в Astronomy & Astrophysics.
Как показала статистика орбитального телескопа Kepler, множественные планетные системы, включающие твердые суперземли, встречаются довольно часто рядом с солнцеподобными звездами классов G и K, однако из-за близости к звездам эти планеты редко попадают в обитаемую зону. Открытие таких компактных систем у более холодных звезд класса М (к которому принадлежит Gliese 667C) указывает на возможность существования многих планетных систем сразу с несколькими потенциально обитаемыми. «Число потенциально обитаемых планет в нашей Галактике значительно больше, если предположить, что вокруг каждой маломассивной звезды вращаются сразу несколько таких планет. Вместо вглядывания в десятки звезд в поисках хотя бы одной потенциально обитаемой планеты мы можем найти сразу несколько рядом с одной из них», — считает соавтор исследования Рори Барнс.
…Причём речь идёт о весьма осторожной оценке, и ещё одна тамошняя планета, по мнению астрономов, также вполне может поддерживать жизнь, как минимум — подповерхностную.
Астрономы из Европейской южной обсерватории в Чили во главе с Гиллемом Англада-Эскуде (Guillem Anglada-Escudé), представляющим Гёттингенский университет (Германия), используя данные спектрографа «Очень большого телескопа» и других наблюдательных инструментов, уточнили наши представления о Глизе 667 С — звезде в тройной системе, отстоящей от нас на 22,1 световых года.
Хотя не вполне подтверждённая планета h кажется слишком жаркой для жизни (200% от получаемого Землей излучения), в плотно «набитой» системе красного карлика и так не менее трёх планет в зоне обитаемости (показана зелёным). Масштаб расстояний не соблюдён. (Здесь и ниже иллюстрации ESO.)
Хотя это светило спектрального класса M1,5 по массе втрое уступает Солнцу (31%), при диаметре в 42% от солнечного, и имеет крайне малую светимость (1,4% солнечной), оно кажется весьма перспективным в смысле наличия планет в зоне обитаемости. Дело в том, что все шесть открытых планет (до этих наблюдений были известны лишь три) вращаются ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу, поэтому семидесятикратно меньшая светимость вполне компенсируется малыми расстояниями.
До сих пор в этих местах была известна лишь одна планета в зоне обитаемости. Теперь же стало ясно, что половина из этой полудюжины находится там, где на поверхности может существовать жидкая вода:
Заметим, что это первый пример такого рода, когда три потенциально несущие жизнь планеты вращаются вокруг одной звезды в тройной системе. При этом две другие звезды Глизе 667 периодически меняют расстояния между собой, а это значит, что и все остальные компоненты системы в теории должны находиться под переменными гравитационными воздействиями. Прежде считалось, что в такого рода окружении устойчивые планетные системы образоваться не могут.
Пока известные минимальные массы этой троицы (кои обычно близки к реальным) составляют 3,8, 2,7 и 2,7 земных для Глизе 667 С с (0, 125 а. е.), Глизе 667 С f (0, 156 а. е.) и Глизе 667 С e (0,212 а. е.) соответственно. То есть перед нами почти наверняка не «тёплые Нептуны» с огромным атмосферным давлением, а планеты земной группы.
Из-за относительной близости Глизе 667 С к своим планетам на небосводе она даже на Глизе 667 С е будет выглядеть больше, чем Солнце на земном небе. Конечно, изображение не даёт точного представления о видимых размерах: в силу особенностей нашего зрения реальное светило у горизонта будет казаться куда крупнее.
Обнаружение в одной системе сразу трёх планет в зоне обитаемости намекает на то, что представления о количестве подобных тел в нашей Галактике могут быть несколько неверными — ведь ранее вероятность такого события не рассматривалось астрономами, поскольку для этого требовалось весьма тесное расположение планет в такого рода образованиях. И в случае Глизе 667 C без этого тоже не обошлось, ибо там нет ни одной устойчивой орбиты в зоне обитаемости, которая не была бы уже занята тем или иным телом.
Хотя астрономы, основываясь на методике Коппарапу, определили границы обитаемости в системе в 0,095–0,126 а. е. для внутренней линии зоны обитаемости и в 0,241–0,251 а. е. для внешней линии, их вычисления базировались на данных для планеты массой с Землю. На практике все они в 2,7–3,8 раза тяжелее и могут иметь более плотную атмосферу, способную защитить как от излишнего нагрева поверхности (ведь из-за рэлеевского рассевания даже углекислый газ в больших количествах начинает охлаждать атмосферу), так и от её переохлаждения. Поэтому Глизе 667 С d, которую учёные описали как слишком холодную для жизни, лежащая в 0,276 а. е. от своей звезды, при массе в 5,21 земных в действительности может иметь условия, необходимые для существования жидкой воды на поверхности.
Несмотря на то что Глизе 667 А и Глизе 667 В довольно далеки от «суперземель» вокруг Глизе 667 С, они будут хорошо различимы на тамошних небосводах даже днём, не говоря уже о закатах.
Именно поэтому авторы работы, в противовес более острожному пресс-релизу Европейской южной обсерватории, сообщают в своей статье, что «планеты c, f и e находятся в зоне обитаемости; в ней же может быть и планета d. То есть вокруг Глизе 667 С, вероятно, вращаются сразу четыре потенциально обитаемые планеты».
Учёные также полагают, что их способность измерить доплеровские эффекты, оказываемые планетами на свет собственной звезды, означает, что последняя хотя и может менять яркость, не даёт вспышек, достаточно опасных для жизни даже на самой близкой из этих «суперземель».
Отчёт об исследовании принят к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
В системе Gliese 667C найдены семь экзопланет
