Близкая "Супер Земля" может все же быть обитаемой

В 2024 году астрономы обнаружили каменистую экзопланету GJ 3378b, которая вращается вокруг красного карлика всего в 25 световых годах от Земли в направлении северного созвездия Жирафа. На основе измерений радиальной скорости команда открытия оценила, что эта планета в 2,3 раза массивнее Земли, что делает ее "Супер Землей". Благодаря пересмотру анализа, проведенному командой, возглавляемой исследователями из Университета Калифорнии в Ирвине (UC Irvine), эта планета, похоже, находится в обитаемой зоне (HZ) своей звезды.

Исследование возглавил Пол Робертсон, доцент физики и астрономии в UC Irvine. К нему присоединились исследователи из Центра обитаемости планетных систем при Университете Техаса, Института астрофизики и космоса, Института астрономии Антона Паннекука, Центра экзопланет и обитаемых миров, Центра исследований астробиологии, Национальной оптической и инфракрасной астрономической исследовательской лаборатории NSF, Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) и Центра космических полетов Годдарда, а также нескольких университетов и исследовательских институтов.

Красные карлики — это самый распространенный класс звезд во Вселенной, составляющий от 70% до 75% звезд в Млечном Пути и до 90% в эллиптических галактиках. Более того, изучение красных карликов, близких к Солнечной системе, предполагает, что они очень хорошо формируют каменистые планеты, которые вращаются в их HZ. Это делает их важной целью в поисках жизни за пределами нашей солнечной системы. Однако красные карлики известны своей переменчивостью и предрасположенностью к вспышкам, что может сделать планеты в HZ полностью необитаемыми.

Прибор для поиска обитаемых зон во время установки в чистом помещении телескопа Hobby-Eberly в обсерватории Макдональд. Кредит: Guðmundur Stefánssonn/Penn State.

Кроме того, тусклый характер красных карликов делает очень сложным обнаружение планет, подобных Земле, которые очень малы по сравнению с другими типами экзопланет ("Супер-Земли", "мини-Нептуны" и газовые гиганты). В результате ученым приходится полагаться на специализированные инструменты, включая прибор для поиска обитаемых зон (HPF) на телескопе Hobby-Eberly. Этот прибор проводит измерения радиальной скорости, которые фиксируют тонкие колебания в орбите звезды, вызванные одной или несколькими планетами.

Как объяснил Пол Робертсон в пресс-релизе обсерватории Макдональд:

Наша мантра — «следуйте за водой». Это единственное, что нужно каждому известному живому существу на Земле, поэтому это первое, что мы ищем, когда пытаемся найти среды, которые могут поддерживать жизнь. Прибор для поиска обитаемых зон оптимизирован для работы с инфракрасным светом. Когда звезды становятся меньше, они становятся холоднее, и большая часть их энергии выходит в инфракрасных длинах волн. Поэтому мы установили инфракрасный спектрометр на 10-метровый телескоп, и это дает нам больше мощности для сбора света, чтобы наблюдать за этими тусклыми звездами.

С 2018 года прибор для поиска обитаемых зон помог астрономам обнаружить экзопланеты и каталогизировать те, которые могут быть "потенциально обитаемыми".

«Суть в точности. Чтобы найти эти планеты с низкой массой, вы всегда ищете крошечные сигналы», — добавил Майкл Эндл, астроном и планетарный ученый из Центра обитаемости планетных систем при Университете Техаса в Остине и обсерватории Макдональд. «Если ваши инструменты недостаточно точны, вы их не найдете. Вы не сможете их найти.»

Когда GJ 3378b была впервые обнаружена в 2024 году, считалось, что она в пять раз массивнее Земли. Супер-Земля такой массы смогла бы удерживать атмосферу, но она была бы настолько плотной, что могла бы уничтожить любую жизнь на своей поверхности. Однако новый анализ показывает, что она ближе к 2,3 раза массы Земли, что увеличивает вероятность того, что у планеты нет удушающей атмосферы. Команда также уточнила орбитальный период планеты с 25 дней до 21, что помещает ее в HZ звезды.

Это художественное изображение показывает планету Проксима b, вращающуюся вокруг красного карлика Проксима Центавра, ближайшей звезды к Солнечной системе. Кредит: ESO/M. Kornmesser

С другой стороны, ее более близкая орбита может также означать, что она подвержена более интенсивному излучению, что может испарить любую атмосферу, которая присутствует. Необходимы дополнительные наблюдения, которые станут возможными, когда телескопы следующего поколения начнут работать в ближайшие годы. К ним относятся Гигантский Магелланов телескоп (GMT), Экстремально большой телескоп (ELT) и Обсерватория обитаемых миров (HWO), которые получат доступ к каталогу HPF.

Мощные зеркала, которые будут установлены в этих обсерваториях, вместе с адаптивной оптикой (AO), современными коронографами и спектрометрами, позволят проводить прямые наблюдения этих планет на предмет признаков жизни (так называемых биосигнатур). Как сказал Эндл:

Конечная цель — биосигнатуры. Мы действительно хотим знать: «Мы одни во Вселенной?» Мы все еще находимся на этапе разведки нашего солнечного соседства, пытаясь найти планеты вокруг ближайших звезд, потому что именно их будет легче всего обнаружить на наличие биосигнатуры. Эта планета приближает нас на один шаг к тому, чтобы узнать всех наших соседей и, в конечном итоге, какие из них могут быть пригодными для жизни.