У красного карлика Проксима Центавра, относящегося к звёздной системе Альфа Центавра и находящегося на расстоянии в 4,25 световых лет от нас, обнаружена планета Проксима Центавра b, причём на ней могут существовать жидкая вода и другие условия для поддержания жизни. Из 3,5 тысяч экзопланет, которые были открыты вне Солнечной системы с 1995 года, она является самой близкой к Земле.
Её масса близка к земной, в то время как её год в десятки раз короче. Несмотря на то, что от звезды её отделяет всего несколько миллионов километров, она потенциально пригодна для существования жизни. Об открытии сообщалось на пресс-конференции Европейской южной обсерватории в августе 2016 года в Германии.
Планета была обнаружена методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS Европейской южной обсерватории. Крупное тело, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её своей гравитацией - светило то слегка ускоряется в сторону земного наблюдателя, то, напротив, удаляется от него. При этом в доходящем до астрономов излучении звезды наблюдается доплеровское смещение спектра, разное для моментов приближения и удаления. Определяя период таких колебаний звезды, астрономы узнают периодичность вращения и минимальную массу тела, влияющего на неё своей гравитацией.
Для планеты Проксима Центавра b период вращения вокруг звезды (год) равен 11,2 суток, а минимальная масса - 1,3 земных. Год в 11,2 суток означает, что планета находится ближе к центру зоны обитаемости. Это возможно потому, что Проксима Центавра - красный карлик, светимость которого в 60 раз меньше солнечной. Поэтому потенциально обитаемыми там являются все планеты с годом, длящимся от 4 до 15 земных суток.
Проксима - красный карлик с температурой поверхности в 3 000 кельвин (вдвое меньше, чем у Солнца), поэтому планеты в её зоне обитаемости находятся очень близко к ней. Проксима Центавра b лежит всего в 7 миллионах километров от звезды. Из-за этого гравитация светила давно добилась приливного захвата - состояния, при котором вращение планеты и звезды синхронизировано гравитационным взаимодействием (как в паре Луна - Земля).
Это значит, что планета всё время обращена к светилу одной и той же стороной, где царит вечный день. В другом полушарии, соответственно, наблюдается вечная ночь. На границе освещённой и неосвещённой зон планеты господствует столь же вечный восход и закат. Ранее ряд исследователей высказали сомнения в возможности существования сложной жизни в таких необычных по нашим меркам условиях.
Другие статьи по теме:
Спустя годы тщательных поисков, наблюдений и исследований международная команда ученых обнаружила неопровержимые доказательства существования планеты, вращающейся вокруг ближайшей к солнцу звезды - Проксимы Центавра. Этот красный карлик является частью соседней звездной системы Альфа Центавра. На сегодняшний день эта экзопланета является, пожалуй, одной из самых захватывающих космических находок последнего времени.
Новая экзопланета
Планета называется Проксима Центавра b (сокращенно Проксима b) и, по всей вероятности, только немногим больше Земли. Кроме того, планета находится на таком расстоянии от звезды, чтобы обеспечить идеальную температуру для появления воды на поверхности.
Проксима Центавра - слабая карликовая звезда, находящаяся на расстоянии четырех световых лет от Земли. Несмотря на сравнительно небольшую дистанцию, с поверхности нашей планеты Проксиму нельзя увидеть невооруженным глазом, она слишком мала. Самая ближайшая видимая звезда - Альфа Центавра. Проксима наверняка связана с Альфой (которая является двойной звездой) гравитационным полем.
Поиски новых миров
Как только ученые осознали возможность существования похожих на Землю экзопланет, их телескопы обратились к ближайшей звезде. Новое открытие произошло в результате тщательного исследования данных, собранных Южно-Европейской Обсерваторией на протяжении 14 лет, с 2000 по 2014. Подтверждающие данные были собраны в первой половине 2016 года.
Открытие экзопланеты было сделано с помощью эффекта Доплера, который позволяет с высокой точностью наблюдать лучевую скорость небесного объекта и по ее изменению определять длину волн световых колебаний.
Что мы знаем о новой планете?
Как минимум одна планета, вращающаяся вокруг Проксимы Центавра, существует вне всяких сомнений. Ее солнечный год состоит из одиннадцати дней, потому что расстояние между планетой и звездой не превышает семь миллионов километров - гораздо меньше, чем между Солнцем и Меркурием. Из наблюдений следует, что Проксима b сравнительно небольшого размера, ее минимальная масса составляет 1.27 массы Земли.
По сравнению с пылающей поверхностью Солнца, Проксима Центавра больше похожа на небольшой раскаленный уголек. Например, если бы новая планета находилась на таком же расстоянии от Проксимы, как Земля от Солнца, она была бы полностью замерзшей. Однако температура поверхности Проксимы b может как раз идеально подходить для жизни. Если новая экзопланета в действительности похожа на Землю, то она расположена как раз в правильном месте для существования воды на поверхности.
Возможность существования жизни
Мы знаем, что Проксима b - подходящего размера, находится в подходящем месте и, вероятно, поддерживает подходящую температуру, но достаточно ли этих характеристик для образования жизни на планете? Возможно, но для этого должен идеально совпасть еще ряд других характеристик.
Из-за того, что Проксима b расположена так близко к своей звезде, она, почти точно, вращается синхронно, находясь в приливном захвате. Это значит, что планета повернута к звезде только одной стороной, и ее позиция не меняется. Получается, что на одной половине планеты всегда свет и тепло, а на другой - тьма и холод.
На протяжении многих лет ученые полагали, что подобные условия никак не могут поддерживать жизнь. Темная сторона должна быть настолько холодной, что любая существующая атмосфера просто примерзнет к поверхности, оставив планету без воздуха. Однако более поздние модели предполагают, что и в условиях приливного захвата может сохраниться атмосфера, если она правильного состава и если температура ядра планеты, а также поверхности ее светлой части, достаточна для того, чтобы обеспечить минимальным теплом темную сторону. В таких условиях темная сторона тоже может быть вполне обитаемой.
На сегодня у ученых недостаточно информации, чтобы определить, может ли Проксима b поддерживать жизнь на своей поверхности.
Магнитосфера и звездная активность
Приливной захват - не единственная возможная проблема на пути существования жизни на Проксиме b. Проксима Центавра является активной звездой, и часто на ее поверхности происходят сильные бури, мегавспышки и корональные выбросы массы, которые способны уничтожить любую атмосферу планеты, вращающейся вокруг нее.
Этого не происходит с Землей, даже несмотря на то, что Солнце активнее и больше, чем Проксима Центавра, потому что у нашей планеты сильная магнитосфера, защищающая нас от вредной солнечной активности. Если подобная магнитосфера есть и у новой планеты, то она оснащена своеобразным щитом, защищающим не только атмосферу, но и саму поверхность.
Предполагаемая масса Прксимы b намекает на то, что при похожем на Землю составе,у нее вполне может быть собственное защитное магнитное поле. Возможно, эта планета на самом деле пригодна для обитания.
Конечно, ученым пока слишком мало известно о новой планете, и возможности ее изучения крайне ограничены. Однако с постоянным развитием новых технологий остается надеяться, что совсем скоро мы узнаем больше о возможном близнеце нашей Земли.
Планетологи просчитали все возможные радиусы ближайшего к Земле двойника и предположительный состав ее недр. То, что Проксима b находится близко к светилу, не исключает жизни на ней. Так, если там есть вода, значит, планета не слишком горячая.
На этой планете могут существовать жидкие океаны, и, соответственно, какие-то формы жизни.
Бастьен Брюгге
Ученый-планетолог из Университета Марселя (Франция)
Особенности Проксимы Центавра b
Планета является ближайшим двойником Земли – находится внутри «зоны жизни» у звезды-красного карлика Проксимы Центавра на расстоянии 4 световых лет от нашей планеты. Ее масса в 1,2 раза больше, чем у Земли.
Открыли Проксиму Центавра b специалисты Европейской южной обсерватории 24 августа 2016 года. На существование планеты указал анализ архивных данных о движении Проксимы Центавра.
Звездную систему исследовали в рамках проекта «Бледно-красная точка» методом радиальных скоростей. Наличие объекта на орбите Проксимы Центавра в этом случае подтверждается периодическим смещением допплеровского спектра звезды. Данные, полученные спектрографами HARPS и UVES, позволили группе ученых из Университета Королевы Марии в Лондоне под руководством Гиллема Англада-Эскуде утверждать, что планета существует и она подобна Земле.
Проксима Центавра b вращается вокруг звезды на расстоянии, которое в 20 раз меньше расстояния от Земли до Солнца. На полный оборот планета тратит чуть меньше12 земных дней. Многие планетологи считали, что из-за близости к Проксиме Центавра и агрессивного влияния на ее атмосферу вспышек на поверхности звезды на планете не может существовать жидкого океана, а значит, и жизни.
Однако Брюгге и его коллеги предположили: если радиус планеты составляет 0,9 от земного, то она будет похожа на Меркурий – недра плотные, значительная часть массы – металлическое ядро. Но при этом 0,05% от массы планеты может составлять вода – на Земле ее примерно столько же.
Если же радиус Проксимы Центавра b составляет 1,4 от земного, то ее недра, наоборот, неплотные. Тогда это планета-океан, половина массы которой – вода, другая половина – каменное ядро. В этом случае глубина океана на Проксиме Центавра b составляет около 200 км.
В обоих вариантах атмосфера планеты достаточно тонкая и похожа на земную
Точно установить, есть ли океан на Проксиме Центавра b, можно будет только после получения качественных спектральных данных планеты и всей системы. Пока же ученые не отрицают, что вспышки на звезде и ультрафиолетовое излучение могли испарить большую часть океана.
МОСКВА, 24 авг - РИА Новости. Европейские астрономы обнаружили у ближайшей к нам звезды, Проксима Центавра, землеподобную планету размером с Землю, на поверхности которой может потенциально существовать жизнь, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature .
"С точки зрения статистики, вероятность ошибки в данном случае крайне мала - один шанс из 10 миллионов или даже больше. Конечно, учитывая случай с "открытием" планеты у Альфы Центавра B, мы приложили максимум усилий для проверки того, возможно ли ложное срабатывание в данном случае. Вероятность этого есть всегда, однако крайне сомнительно, что это так в данном случае", — заявил Гильем Англада-Эскуде (Guillem Anglada-Escude) из университета королевы Марии в Лондоне (Великобритания), отвечая на вопросы РИА "Новости".
Призрак планеты
Звездная система Альфа Центавра, ближайшее к нам семейство звезд, состоит из двух светил, похожих на Солнце — Альфа Центавра A и Альфа Центавра B, и красного карлика Проксима Центавра. Проксима является ближайшей к Солнцу звездой. Она находится на расстоянии около 4,24 световых года от Земли, примерно на 0,2 световых года ближе, чем звезды A и B.
В 2012 году научный мир потрясло удивительное открытие - у звезды Альфа Центавра В была обнаружена землеподобная планета по небольшим "качаниям" в спектре светила, которые вызывались гравитационными взаимодействиями между экзопланетой и звездой. В октябре 2015 года британские астрономы обнаружили, что на самом деле этой планеты не существует, и что сигнал о ее существовании был порожден особенностями в работе прибора HARPS, при помощи которого ее открыли.
Планетологи опровергли открытие планеты у Альфы Центавра Открытая три года назад небольшая планета у одной из звезд в системе Альфа Центавра оказалась "призраком", возникшим в данных наблюдений из-за специфики работы обнаружившей ее обсерватории HARPS.По этой причине Англада-Эскуде и его коллеги не спешили с заявлениями об открытии планеты у Проксимы Центавра, еще более сложной для наблюдений звезды из-за ее небольших размеров и беспокойного нрава, часто порождающего схожие "призраки" планет в данных наблюдений за ее спектром и яркостью. О своей находке ученые заявили только после полугода непрерывных наблюдений за "качаниями" спектра Проксимы Центавра и изучения архивных данных за последние 16 лет.
Ближайшая кузина Земли
Эта планета, пока не получившая собственного имени и скромно называющаяся Проксимой Центавра b, очень похожа на Землю по своим размерам и свойствам. В частности, ее диаметр всего в 1,2 раза больше земного, она находится внутри так называемой "зоны жизни", на орбите, где может существовать вода, а средняя температура ее поверхности составляет минус 40 градусов Цельсия. Она получает около 65% от той энергии, которую Земле "дарит" от Солнце.
Ученые не исключают возможности, что она может обладать густой атмосферой и значительными запасами воды, что делает ее самым близким кандидатом на роль полноценного "двойника" Земли. У подобной идеи, как признают планетологи, есть несколько возможных препятствий.
Первым из них является сама Проксима Центавра - планета вращается вокруг этой звезды по очень тесной орбите - она в 20 раз ближе к светилу, чем Земля к Солнцу, и совершает один оборот всего за 12 неполных дней. По этой причине вспышки на поверхности Проксимы, беспокойной по своему характеру звезды, будут гораздо сильнее сказываться на состоянии атмосферы планеты и на ее жизнеспособности.
Во-вторых, текущее положение Проксимы Центавра b пока не позволяет понять, является ли она больше похожей на Землю, или на Венеру - схожие по размерам и положению планеты, радикально отличающиеся климатом и составом атмосферы. Кроме того, планета может постоянно "смотреть" одним боком на светило, в результате чего она будет еще более непригодной к жизни, чем Венера.
В любом случае, ответы на все эти вопросы могут быть получены только после запуска более мощных телескопов, чем те, которые существуют сегодня, или отправки зонда к этой планете.
С самого начала космической эры люди использовали химические ракеты для того, чтобы попасть в космос. Хотя этот метод безусловно эффективен, он весьма дорог и требует много ресурсов. Ученые заинтересовались вопросом – а смогут ли гипотетические инопланетяне покинуть свои планеты с использованием похожих технологий?
Два исследования
Гарвардский профессор Абрахам Леб и астроном Майкл Гиппке, независимый исследователь, связанный с Зоннебергской обсерваторией, попытались проанализировать этот вопрос в двух недавно опубликованных документах . Профессор Леб рассматривал проблемы, с которыми внеземные существа могут столкнуться при запуске ракет с Проксима b. Исследование Гиппке посвящено похожему вопросу – смогут ли инопланетяне, живущие на сверхземле, попасть в .
В своем исследовании Леб утверждает, что нам, людям, повезло жить на планете, которая хорошо подходит для космических запусков. Чтобы ракета покинула поверхность Земли и стала обращаться вокруг Солнца как его спутник, ей необходимо достичь скорости 11,186 км/с. Скорость, необходимая для того, чтобы уйти с орбиты Земли и покинуть Солнечную систему, составляет около 42 км/с относительно Солнца.
Профессор Леб говорит:
«Разгон ракеты до космических скоростей требует огромной массы топлива, которая растет экспоненциально. По счастливому совпадению скорость ухода с орбиты Земли вокруг Солнца находится на пределе скорости, достижимой химическими ракетами. Однако зона обитаемости вокруг более слабых звезд находится ближе к ним, что серьезно усложняет возможность для химических ракет вырваться из гравитационных клещей своей звезды».
Как указывает Леб в своем эссе, скорость убегания вычисляется как квадратный корень звездной массы, деленный на расстоянии от звезды. Это означает, что скорость покидания обитаемой зоны прямо пропорциональна звездной массе и обратно пропорционально расстоянию от звезды.
Эта инфографика сравнивает орбиту планеты вокруг Проксима Центавра (Proxima b) с той же областью Солнечной системы.
Близость к звезде не очень хороша для планет, которые вращаются вокруг звезд М-типа (красных карликов). Эти звезды являются наиболее распространенным типом звезд во Вселенной, составляя около 75% таких объектов в Галактике Млечный Путь. Кроме того, недавние исследования обнаружили множество скалистых планет, вращающихся вокруг звезд типа красных карликов, и некоторые ученые считают, что такие планеты являются наиболее перспективным местом для поиска потенциально пригодных для жизни миров.
Можно ли улететь с Проксимы b?
Используя для примера ближайшую звезду к нашему собственному миру (Proxima Centauri), Леб поясняет, что ракете с использованием химического топлива будет намного сложнее достичь скорости вылета с планеты, расположенной в ее обитаемой зоне.
«Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, является примером слабой звезды, имеющей только 12% массы Солнца», – заявил он. «Пару лет назад было обнаружено, что эта звезда имеет планету размером с , названную Proxima b. Она находится обитаемой зоне, которая в 20 раз ближе к звезде, чем Земля удалена от Солнца. В этом месте скорость вылета на 50% больше, чем на орбите Земли вокруг Солнца. Цивилизации на Proxima b будет трудно покинуть свой мир с помощью химических ракет».
Что исследовал Гиппке?
Исследование Гиппке начинается с утверждения о том, что Земля, на самом деле, не может быть самым распространенным типом планет в нашей Вселенной. Например планеты, которые являются более массивными, чем Земля, будут иметь более высокую поверхностную гравитацию, а это означает, что они смогут удерживаться более плотную атмосферу, что обеспечит ей защиту от вредных космических лучей и солнечной радиации.
Представление художника о Суперземле, классе планет, который имеет много масс Земли, но меньше, чем планета Уран или Нептун. Источник: NASA / Ames / JPL-Caltech.
Кроме того, планета с более высокой гравитацией имела бы более плоскую топографию, в результате чего у нее были бы архипелаги вместо континентов и более мелких океанов – идеальная ситуация, если речь идет о развитии биоразнообразия. Однако, когда дело доходит до запуска ракет, повышенная поверхностная гравитация будет означать необходимость набора более высокой скорости полета. Как указал Гиппке в своем исследовании:
«Движение ракет подчиняется уравнению Циолковского (1903): если ракета несет топливо, отношение общей массы ракеты к конечной скорости является экспоненциальной функцией, что делает высокие скорости (или тяжелые нагрузки) более дорогими».
Для своих расчетов Гиппке использует Кеплер-20 b, «Суперземлю», расположенную в 950 световых годах от нас. Эта планета имеет размер, в 1,6 раза превышающий размер Земли и она в 9,7 раза больше нашей планеты по массе. В то время как скорость покидания телом орбиты вокруг Земли составляет примерно 11 км/с, ракета, пытающаяся покинуть сверхземлю, подобную Кеплер-20 b, должна была бы достичь скорости вылета ~ 27,1 км/с. В результате одноступенчатая ракета на Кеплере-20 b должна была бы сжечь в 104 раза больше топлива, чем ракета на Земле, для того, чтобы выйти на орбиту.
Чтобы представить все это более наглядно, Гиппке рассматривает конкретные полезные нагрузки, запускаемые с Земли. «Чтобы вывести полезную нагрузку в 6,2 т, как это требуется в случае с космическим телескопом им. Джеймса Вебба с планеты Кеплер-20 b, топливная масса увеличится до 55 000 т, что равно массе крупнейших океанских линкоров», – пишет он. «Для классической Аполлонов на Луну (45 т) ракета должна быть значительно больше, ~ 400 000 т».
Проект Starshot, призванный стать первым межзвездным путешествием человечества.
Анализ, проведенный Гиппке, позволяет сделать вывод о том, что химические ракеты все же будут обеспечивать необходимые для вылета с планеты скорости на сверхземлях, имеющих до 10 масс Земли. Однако количество требуемого для этого топлива топлива делает этот метод нецелесообразным. Как отметил Гиппке, это может серьезно повлиять на развитие чужой цивилизации.
«Я удивляюсь тому, как удачно мы, люди, оказались на планете, которая достаточно удобна для выполнения космического полета», – сказал он. «Другие цивилизации, если они существуют, могут быть и не такими удачливыми. На более массивных планетах космический полет будет более дорогим, причем его возможность будет убывать по экспоненте в зависимости от массы планеты. У таких цивилизаций не будет спутникового телевидения, миссии на Луну или космического телескопа Хаббл».
Обе эти статьи дают некоторые явные выводы, которые касаются поисков внеземного интеллекта (). Во-первых, это означает, что цивилизации на планетах, которые вращаются вокруг красных карликов или суперземель, с меньшей вероятностью освоят космическое пространство, что затруднит их обнаружение. Результаты исследования указывают также на то, что человечество может быть одной из немногих цивилизаций, которым дана возможность исследовать космос путем .