Проксима b вполне может оказаться пригодной для жизни. Возможен ли побег с планеты Proxima b? Где находится экзопланета проксима b
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.
После нескольких лет изучения Проксимы Центавра астрономы наконец-то нашли доказательство, что у этой звезды имеется планета, причем весьма похожая на Землю: размером лишь немного больше. К тому же орбита планеты располагается в обитаемой зоне звезды, то есть на ее поверхности может существовать вода в жидком виде.
Современную публику уже не удивляют сообщения об открытии экзопланет. Благодаря появлению эффективных методов обнаружения и таких аппаратов, как космический телескоп «Кеплер», счет зафиксированным эзкопланетам идет на тысячи. Интерес вызывают открытия экзопланет земного типа и экзопланет в звездных системах, расположенных недалеко от Солнечной системы. Нынешняя новость, о которой сообщила Европейская Южная Обсерватория, удовлетворяет сразу обоим условиям. Новая землеподобная планета настолько близка к Земле, что ближе уже некуда.
Найденная планета получила название Проксима b. Она вращается вокруг Проксимы Центавра – красного карлика, одного из трех компонентов Альфы Центавра. Расстояние до Земли от Проксимы Центавра составляет 4,25 светового года, не существует звезд, которые располагались бы еще ближе. Прошлый рекорд для планет, на которых возможно появление жизни, был равен 11,7 светового года. Он принадлежал планете Wolf 1061c в созвездии Змееносца.
Об открытии впервые сообщили журналисты немецкого еженедельника «Шпигель» в начале августа, ссылаясь на анонимный источник. Астрономы не торопились подтверждать это известие. Однако в начале этой недели Европейская Южная Обсерватория анонсировала, а 24 августа провела пресс-конференцию, на которой ученые рассказали подробности о Проксиме b. Также итоги их работы отражены в статье, опубликованной в журнале Nature.
Наблюдения за Проксимой Центавра ученые вели при помощи High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) установленного в обсерватории Ла-Силья в Чили на 3,6-метровом телескопе прибора. В 2012 году с его помощью обнаружили планету, которая вращается вокруг другого компонента тройной звезды – Альфы Центавра B, правда, сейчас существование этой планеты поставлено под сомнения.
Для обнаружения экзопланет HARPS использует спектрометрическое измерение радиальной скорости звезд («метод Доплера»). Он позволяет фиксировать признаки движения звезды. Поскольку, если у звезды имеется планета или несколько планет, они вращаются вокруг общего центра массы, то движения звезды позволяют вычислить невидимую нам планету. Обычно, чтобы этот эффект был заметен, требуется наличие у звезды нескольких планет или одной, но очень крупной планеты (например, так называемый «Супер-Юпитер»). Если же речь идет о планетах земного типа, то их влияние на положение звезды окажется незначительным. Общий центр массы системы звезда – планета в этом случае, скорее всего, окажется внутри звезды, поэтому она станет совершать лишь небольшие колебания. Но близость Проксимы Центавра к Земле позволила отследить и их.
Ученые наблюдали признаки планеты Проксима b в течение 60 ночей подряд начиная с января 2016 года. По их расчетам, масса этой планеты всего в 1,3 раза больше массы Земли, а вокруг своей звезды она обращается с периодом 11,2 дней. Проксима b расположена очень близко к звезде, на расстоянии, составляющем всего 5 % расстояния от Земли до Солнца. Но есть шанс, что поверхность этой планеты все-таки не выглядит как раскаленная пустыня. Дело в том, что Проксима Центавра – не слишком яркая звезда. По расчетам Проксима b получает лишь 65 % той энергии, которую получает Земля от Солнца. Так что на ее поверхности действительно может существовать жидкая вода. «Существует обоснованное подозрение, что эта планета может быть в состоянии стать вместилищем жизни», – говорит один из авторов открытия Гиллем Англада-Эскюде (Guillem Anglada-Escudé) из Университета королевы Марии в Лондоне.
Но все равно вряд ли на Проксиме b условия особо благоприятны для жизни. Сила гравитации скорее всего ориентировала ее так, что одно полушарие всегда смотрит на Проксиму Центавра, а второе – в противоположном направлении, подобно тому, как развернута Луна по отношению к Земле. В результате этого на одной половине планеты постоянный день, а на другой ночь, а разница температур между ними огромна. Пока приблизительные расчеты показывают, что средняя температура на Проксиме b должна быть равна –40°C, если же на ней имеется атмосфера, то этот показатель будет выше. Для сравнения на Земле, лишенной атмосферы и океанов, средняя температура поверхности равнялась бы от –20°C до –30°C.
Благодаря своей близости к Проксиме Центавра, планета получает в 100 раз больше излучения высокой энергии (в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне), чем Земля. Это фактор тоже не благоприятствует наличию жизни. Осложняет ситуацию и то, что Прксима Центавра – вспыхивающая переменная звезда, и во время вспышек ее светимость может возрастать в несколько раз. Защитой от частиц высоких энергий может послужить магнитное поле, но мы не знаем, есть ли оно у планеты Проксима b.
Помимо дискуссий о возможности наличия на Проксиме b воды и жизни, которые кажутся все-таки несколько преждевременными, с новой планетой связаны и другие загадки. Например, само образование каменистой планеты на таком небольшом расстоянии от звезды кажется маловероятным. По предположению, высказанному Гиллемом Англада-Эскюде, Проксима b могла сформироваться в другом месте, дальше от звезды, а затем по неясным пока причинам переместиться на более близкую орбиту. Если это так, то наличие на планете воды становится более вероятным.
Теперь астрономы стали пытаться зафиксировать проходы Проксимы b на фоне звездного диска Проксимы Центавра. Наблюдение таких проходов позволит им точнее определить размеры и массу планеты, а значит и рассчитать ее плотность, проверив гипотезу о том, что это каменистая, а не газовая планета. Звездный свет, проходящий через атмосферу Проксимы b, позволит ученым узнать, какие газы входят в ее состав. Но шансы наблюдать такие проходы в условиях Проксимы Центавра невелики. Поэтому основную надежду возлагают на космические телескопы «Джеймс Уэбб» и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), которые еще только планируют запустить.
С помощью телескопов Европейской Южной Обсерватории (ESO) астрономам удалось совершить очередное удивительное открытие. На этот раз они обнаружили точные доказательства существования экзопланеты, вращающейся по орбите вокруг самой близкой к Земле звезды – Проксима Центавра. Мир, названный Проксима Центавра b (Proxima Centauri b), был давно разыскиваем учёными всей Земли. Теперь же, благодаря его открытию, установлено, что период его обращения вокруг родной звезды (год) составляет 11 земных дней, а температура поверхности этой экзопланеты является подходящей для возможности нахождения воды в жидком виде. Сам по себе этот каменный мир немного более крупный, чем Земля и, также как и звезда, стал самым близким к нам из всех подобных космических объектов. К тому же, это не просто самая близка к Земле экзопланета, это и самый близкий мир, пригодный для существования жизни.
Проксима Центавра является красным карликом, а расположена она на расстоянии 4.25 световых лет от нас. Своё название звезда получила не просто так – это ещё одно подтверждение близости к Земле, поскольку proxima переводится с латинского как “ближайшая”. Эта звезда расположена в созвездии Центавра, а светимость её настолько слаба, что её совершенно невозможно заметить невооружённым глазом, да к тому же она находится довольно близко к намного более яркой паре звёзд α Центавра AB.
Во время первой половины 2016 года Проксима Центавра регулярно исследовалась с помощью спектрографа HARPS, установленного на 3.6-метровом телескопе в Чили, а также одновременно другими телескопами со всего мира. Изучалась звезда в рамках кампании Pale Red Dot (бледная красная точка или красное пятнышко), во время которой учёные из Лондонского университета изучали колебания звезды, вызываемые присутствием на её орбите неустановленной экзопланеты. Название этой программы является прямой отсылкой к знаменитому изображению Земли с далёких рубежей Солнечной Системы. Тогда Карл Саган назвал этот снимок (голубое пятнышко). Так как Проксима Центавра является красным карликом, то и название программы было скорректировано.
Поскольку эта тема поиска экзопланеты вызвала широкий общественный интерес, прогресс учёных в этой работе с середины января по апрель 2016 году постоянно публично публиковался на собственном веб-сайте программы и через социальные медиа. Эти отчёты сопровождались многочисленными статьями, написанными специалистами со всего мира.
“Первые намёки на возможность существования здесь экзопланеты мы получили , но наши данные тогда оказались неубедительными. С тех пор мы упорно работали, чтобы улучшить наши наблюдения с помощью Европейской Обсерватории и других организаций. Так, например, планирование этой кампании заняло приблизительно два года”, – Гильем Англада-Эскуде, руководитель исследовательской команды.
Данные кампании Pale Red Dot, в объединении с более ранними наблюдениями, проведёнными в обсерваториях ESO и других, показали наличие чёткого сигнала присутствия экзопланеты. Было очень точно установлено, что время от времени Проксима Центавра приближается к Земле на скорости 5 километров в час, что равно обычной человеческой скорости, а затем отдаляется на той же скорости. Этот регулярный цикл изменения радиальных скоростей повторяется с периодом 11.2 дней. Тщательный анализ результирующих Доплеровских смещений указал на присутствие здесь планеты с массой, по крайней мере, в 1.3 раза больше массы Земли на расстоянии 7 миллионов километров от Проксимы Центавра, что составляет всего 5 процентов расстояния от Земли до Солнца. Вообще, подобное обнаружение стало технически возможно лишь в последние 10 лет. Но, фактически, сигналы даже с меньшими амплитудами были обнаружены и ранее. Однако звёзды не гладкие газовые шары, а Проксима Центавра очень активная звезда. Поэтому, точно обнаружение Проксима Центавра b стало возможно только после получения подробного описания того, как звезда изменяется на временных масштабах от минут до десятилетий, и контроля её светимости светоизмерительными телескопами.
“Мы продолжили проверять данные, чтобы полученный сигнал не противоречил тому, что мы обнаружили. Это делалось каждый день ещё в течение 60 дней. После первых десяти дней у нас появилась уверенность, через 20 дней мы поняли, что наш сигнал соответствует ожиданиям, а уже через 30 дней все данные категорически утверждали об открытии экзопланеты Проксима Центавра b, поэтому мы начали готовить статьи по этому событию”.
Красные карлики, такие как Проксима Центавра, являются активными звёздами и имеют в своём арсенале много уловок, чтобы иметь возможность подражать присутствию экзопланеты на их орбитах. Чтобы исключить эту погрешность, исследователи контролировали изменение яркости звезды с помощью телескопа ASH2 в обсерватории Сан-Педро-де-Атаками в Чили и сети телескопов Las Cumbres Observatory. Информация о радиальных скоростях, когда светимость звезды увеличивалась, была исключена из окончательного анализа.
Несмотря на то, что Проксима Центавра b вращается намного ближе к своей звезде, чем Меркурий вокруг Солнца, сама Проксима Центавра намного более слаба нашего светила. В результате этого обнаруженная экзопланета располагается точно в области вокруг звезды, пригодной для существования жизни в том виде, в котором мы её знаем, а предполагаемая температура её поверхности позволяет присутствовать воде в жидком виде. Несмотря на такую умеренную орбиту, условия существования на её поверхности могут находиться под очень сильным влияние ультрафиолетового излучения и рентгеновских вспышек от звезды, которые намного более интенсивны, чем те эффекты, которые оказывает Солнце на Землю.
Фактическая возможность этого вида планеты поддерживать жидкую воду и иметь жизнь, подобную земной, является вопросом интенсивных, но, главным образом, теоретических дебатов. Главные аргументы, которые говорят против присутствия жизни, связаны с близостью Проксимы Центавра. Например, на Проксима Центавра b могут быть созданы такие условия, при которых она всегда обращена к звезде одной стороной, из-за чего на одной половине вечная ночь, а на другой вечный день. Атмосфера планеты могла бы также медленно испариться или иметь более сложную химию, чем земная, из-за сильного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, особенно в течение первого миллиарда лет жизни звезды. Однако до сих пор ни один аргумент не был доказан окончательно, и вряд ли они будут устранены без прямых наблюдательных доказательств и получения точных характеристик атмосферы планеты.
Две отдельные работы были посвящены обитаемости Проксима Центавра b и её климату. Установлено, что сегодня нельзя исключать существование жидкой воды на планете, и в таком случае она может присутствовать на поверхности планеты только в самых солнечных регионах, либо в области полушария планеты, всегда обращённого к звезде (синхронное вращение), или в тропическом поясе (3:2 резонансное вращение). Быстрое движение Проксима Центавра b вокруг звезды, сильное излучение Проксимы Центавра и история формирования планеты сделали климат на ней совершенно не таким, как на Земле, и маловероятно, что Проксима Центавра b вообще обладает сезонами.
Так или иначе, это открытие станет началом масштабных дальнейших наблюдений, как с текущими приборами, так и с последующим поколением гигантских телескопов, таких как Европейской Чрезвычайно Большой Телескоп (E-ELT). В последующие годы Проксима Центавра b станет главной целью для поиска жизни в другой точке Вселенной. Это вполне символично, поскольку система Альфа Центавра выбрана также целью первой попытки человечества переместиться в другую звёздную систему. Проект Breakthrough Starshot – это научно-исследовательский и инженерный проект в рамках программы Breakthrough Initiatives по разработке концепции флота космических кораблей, использующих световой парус, под названием StarChip. Такой тип космических кораблей будет способен совершить путешествие к звездной системе Альфа Центавра, удаленной на 4,37 световых лет от Земли, со скоростью между 20 и 15 процентов от скорости света, что займет от 20 до 30 лет соответственно и еще около 4 лет, чтобы уведомить Землю об успешном прибытии.
В заключении хочется отметить, что многие точные методы поиска экзопланет основываются на анализе её прохождения по диску звезды и звёздного света сквозь её атмосферу. В настоящее время нет никаких доказательств того, что Проксима Центавра b проходит по диску родительской звезды, а возможности увидеть это событие в настоящее время ничтожно слабые. Однако учёные надеются, что в будущем эффективность наблюдательных приборов возрастёт.
Расположенная ближе всего к нашей Солнечной системе экзопланета, обращающаяся вокруг звезды Проксима Центавра всего в 4,2 световых годах от Солнца, как подтверждают результаты всестороннего компьютерного моделирования, является пригодной для жизни. Такие выводы позволили сделать новейшие расчеты моделей, сделанные на основе уже известных о планете Проксима b данных.
Художественное представление планеты Проксима b на фоне ее звезды Проксима Центавра и ее звезд-спутников Альфа Центавра А и В. Copyright: ESO/M. Kornmesser
Команда исследователей под руководством Энтони Дель Генио из Годдардовского института космических исследований NASA написала в новом номере журнала Astrobiology, основываясь на оценках компьютерных моделей, которые используются для моделирования изменения климата на Земле, но уже с данными, известными о Проксима Центавра b.
Результаты моделирования показывают, что Проксима b даже при различных сценариях может иметь на своей поверхности большие объемы жидкой воды, по причине чего вероятность наличия жизни на этой планете значительно возрастает. «Ключевым результатом нашего комплексного моделирования является то, что вероятность пригодности планеты для существования жизни действительно чрезвычайно велика», - говорит Дель Генио.
Сама Проксима Центавра представляет собой прохладную красную карликовую звезду, расположенную на расстоянии 4,2 световых лет от Солнца. И хотя располагается она к нашей Солнечной системе столь близко, астрономы пока слишком мало знают об окружающей этого красного карлика системе. И даже первая, и до сих пор единственная известная планета этой звезды (Проксима Центавра b), была открыта только в 2016 году. Проксима b в 1,3 раза превышает размеры Земли, а один оборот вокруг своей звезды она совершает всего за 11 суток.
«Мы предполагаем, что планета обладает атмосферой и океанами на поверхности, при этом она обращается вокруг своего светила в пределах его зоны жизни», - говорят исследователи. - «Благодаря этому, планета получает достаточно света, чтобы температуры у поверхности поддерживались выше точки замерзания воды». Но так как планета обращается вокруг своей звезды на достаточно близком расстоянии, нельзя исключать, что между ними существует такая же связь, как у Земли с Луной, то есть планета остается постоянно повернутой к звезде только одной стороной.
В то время, как более ранние модели предполагали, что нагревается только повернутая к звезде сторона планеты, а на обратной ее стороны океаны замерзают, Дель Генио тоже не стал исключать возможность такой оттаявшей в форме глазного яблока, повернутой к звезде гемисферы, пригодной для жизни - так называемой «планеты-глазного яблока».
Так художник видит «планету-глазное яблоко». Copyright: NASA/JPL-Caltech
Комплексность нового моделирования превзошла все предыдущие расчеты моделей, и в них были включены также данные динамики циркуляции океана и атмосферы, благодаря которой происходит глобальное распределение тепла.
При таком положении вещей, вполне можно допустить, что хотя отвернутая от светила сторона никогда не видит «солнечных лучей», но вдоль экватора вокруг всей планеты тянется полоса жидкой воды. Нечто подобное наблюдается и на нашей Земле, где благодаря Гольфстриму на Восточном побережье США всегда значительно теплее, чем это могло быть без этого теплого течения из тропиков.
В общей сложности ученые группы Дель Генио тщательно проверили 18 потенциальных планетарных сценариев, где рассматривались варианты с эффектами больших континентов, тонкой атмосферы, различных атмосферных составов и даже воздействие различных концентраций соли в предполагаемом океане.
И почти все эти варианты показали, что, как минимум, части этой планеты должны оставаться достаточно теплыми для того, чтобы на поверхности сохранялась жидкая вода и океаны. «Чем больше поверхность потенциально жидкой воды, тем большей видится и вероятность, что с помощью телескопов будущих поколений мы сможем разглядеть там и жизнь», - помечтал напоследок Дель Генио.
На прошлой неделе, возможно, произошло самое важное открытие экзопланеты, которое когда-либо делали астрономы. Ученые из проекта Pale Red Dot объявили, что они нашли планету, потенциально похожую на нашу Землю, и расположена она в системе ближайшей звезды к нашему Солнцу - Проксимы Центавра. В астрономических размерах - это в двух шагах от нас.
Открытие планеты, названной Проксима Б, по понятным причинам привело научный мир в экстаз, и многие говорят о том, что этот мир расположен достаточно близко, чтобы подробно его изучить и, возможно, даже посетить.
Но что мы знаем об этом мире на сегодняшний день, можно ли там жить и когда мы сможем его посетить? Давайте найдем ответы на самые волнующие вопросы о Проксиме Б.
Действительно ли существует эта экзопланета?
Прямых доказательств нет, но это очень вероятно. Планета была обнаружена путем измерения колебаний в Проксиме Центавра, вызванных орбитой планеты. Этот процесс известен как доплеровская спектроскопия. Хотя ученые, сделавшие это открытие, практически уверены, что планета существует, есть небольшой шанс, что это не так. Взять, к примеру, Альфу Центавра Бб - предполагаемую экзопланету вокруг звезды Альфа Центавра Б. Позже выяснилось, что это было ошибочное открытие. Тем не менее на этот раз ученые говорят, что они проверили все более тщательно. Таким образом, Проксима Б, вероятно, все-таки существует.
Является ли она пригодной для жизни?
Этого мы не знаем наверняка. Все, что мы на данный момент знаем о планете, - она имеет массу, которая, по крайней мере, в 1,3 раза больше, чем масса Земли (но не более, чем в 3 раза). Также планета, вероятно, каменистая, и вращается вокруг своей звезды на расстоянии 5% от того, как Земля отдалена от Солнца. Вокруг такой звезды, как наша, этот мир был бы непригодным к существованию.
Однако родительская звезда Проксимы Б гораздо меньше. Это красный карлик, который излучает меньше света, чем наше солнце, поэтому обитаемая планета может существовать ближе. Действительно, Проксима Б считается обитаемой в зоне своей звезды, на ней даже может существовать жидкая вода. Тем не менее на таком незначительном расстоянии от звезды возможны всплески рентгеновских лучей, что может осложнить ситуацию.
Может ли на планете существовать жизнь?
Это зависит от целого ряда вещей. Во-первых, мы должны знать, какую атмосферу имеет эта планета, если она есть. Орбиту своей звезды она проходит за 11,2 земных суток, и на таком расстоянии она почти наверняка заблокирована. Это значит, что одна из ее сторон постоянно развернута к звезде и находится под воздействием тепла, в то время как на другой - постоянная холодная ночь. Тем не менее толстый слой атмосферы, если он существует, может проводить тепло по всей планете.
Мы также не знаем точных размеров планеты, а это дало бы ответ на многие вопросы. Также красные карлики испускают меньше света, чем наше солнце, а это значит - дают меньше энергии для жизни. То есть если жизнь там действительно существует, она может быть в форме микроорганизмов, а не чего-то большего, как на нашей планете.
Как мы можем узнать больше о планете?
Для этого необходимо использовать более мощные телескопы. Будущие проекты, такие как Европейский телескоп или космический телескоп Джеймса Вебба, потенциально могут дать нам лучшие представления об этом мире. Возможно даже, мы получим непосредственное изображение этого объекта.
Более подробное изучение планеты, к примеру, измерение ее атмосферы, во многом будет зависеть от того, проходит ли небесное тело вокруг своей звезды с нашей стороны, или нет. Пока мы не знаем, как расположена орбита этой экзопланеты, и проходит ли она перед своей звездой относительно нас. Если это так, мы сможем измерить свет от звезды, проходящий через атмосферу, чтобы определить состав ее атмосферы, а также увидеть признаки жизни на поверхности. В противном случае все будет намного сложнее.
Сможем ли мы когда-нибудь ее посетить?
Находясь расстоянии 4,2 световых лет, Проксима Б является ближайшей экзопланетой из когда-либо обнаруженных. Это расстояние в 40 триллионов километров, и оно по-прежнему очень далекое. Наш космический аппарат «Вояджер-1» смог облететь ничтожные 20 миллиардов километров за 40 лет. Таким образом, учитывая мощность современных устройств, нам понадобились бы сотни тысяч лет, чтобы долететь туда.
