Астрономы обнаружили у самой близкой к Солнцу звезды потенциально обитаемую планету. Не исключено, что на «второй Земле» плотная атмосфера и есть океаны с жидкой водой. Помешать возникновению и поддержанию жизни на Proxima b может сильная ультрафиолетовая и рентгеновская радиация материнской звезды — Проксимы Центавра. Исследование о самом перспективном кандидате на обитаемость за пределами Солнечной системы опубликовано в журнале Nature.
Вокруг материнской звезды Proxima b вращается по почти круговой орбите на расстоянии 0,05 астрономической единицы (7,5 миллиона километров). Год на планете длится 11,2 суток. Proxima b примерно в 1,3 раза тяжелее Земли, а средняя температура поверхности близка к нулю градусов Цельсия — это всего на десять градусов ниже, чем у Земли, и на несколько десятков градусов выше, чем у Марса.
Расстояние от нас до Проксимы Центавра — 4,24 светового года. Астрономы давно подозревали, что в ее окрестностях есть землеподобная планета. На это указывало компьютерное моделирование. К тому же больше всего экзопланет обнаружено именно у красных карликов. Открытие Proxima b было совершено посредством наблюдения доплеровского смещения спектра звезды, обусловленного гравитационным воздействием планеты. Работа выполнена на двух научных инструментах Европейской южной обсерватории — HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) и UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph).
Хотя Proxima b близко расположена к светилу, она может быть обитаемой. Это объясняется природой красных карликов. Температура поверхности Проксимы Центавра более чем в два раза (почти на три тысячи кельвинов), масса — в десять раз, а светимость — на четыре порядка меньше, чем у Солнца. Такая комбинация параметров означает, что землеподобная планета должна располагаться намного ближе к звезде, чем Земля к Солнцу.
В зону обитаемости вблизи Солнца попадают Венера, Земля и Марс. Рассчитанный для Проксимы Центавра интервал обитаемости приходится на расстояния от 0,04 до 0,08 астрономической единицы от красного карлика. Небесное тело при этом должно делать полный оборот вокруг светила за 9,1-24,5 дня. Proxima b отвечает этим критериям, значит, на ней может быть жидкая вода, и, вероятно, существуют пригодные для жизни условия. Эти параметры вместе с относительной близостью к Земле сделали бы Proxima b самым привлекательным кандидатом на обитаемость вне пределов Солнечной системы, если бы не одно обстоятельство.
Сравнение параметров орбит Проксимы Центавра и Меркурия
Изображение: ESO / M. Kornmesser/G. Coleman
Красные карлики — одни из самых активных звезд во Вселенной. Рентгеновская вспышка, генерируемая Проксимой Центавра, примерно в 400 раз сильнее самой интенсивной солнечной вспышки. Данные по влиянию такого излучения на возникновение и поддержание жизни противоречивы. В одних работах сообщается, что разовые солнечные супервспышки способны запустить цепочку химических реакций с образованием соединений, без которых жизнь на Земле была бы невозможна. В других указывается, что супервспышки приводят к потерям атмосферы.
В результате самых мощных вспышек на Солнце в окружающее пространство за несколько минут уходит до триллиона мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это примерно пятая часть энергии, излучаемой Солнцем за одну секунду, и вся энергия, которую выработает человек за миллион лет (при условии ее производства современными темпами). Супервспышки происходят, как правило, на более крупных звездах спектральных классов F8-G8 — массивных аналогов Солнца (относящегося к классу G2). Эти светила обычно не быстро вращаются вокруг своей оси и могут находиться в составе тесной двойной системы. Мощность супервспышек превышает типичные солнечные вспышки в десятки тысяч раз, однако ученые не исключают возможность такого катаклизма и на Солнце.
Кроме того, вероятнее всего Proxima b находится в приливном захвате с Проксимой Центавра, то есть повернута к ней всегда одной стороной. Это означает, что одна половина небесного тела разогрета до высоких температур, а другая — всегда холодная. Однако это не столь страшно для возможной жизни. В плотной атмосфере возможны конвективные потоки, и в приграничных между холодными и горячими регионами областях могут установиться вполне комфортные температуры. Столь крупная планета, вероятнее всего, возникла на большем удалении от светила и с течением времени мигрировала к нему ближе. На примере Солнечной системы известно, что на таких небесных телах достаточно много воды.
Если у Proxima b, как и у Земли, есть собственное магнитное поле, воздействие радиации на планету может оказаться не столь сильным. В любом случае современными методами напрямую обнаружить у экзопланеты собственное магнитное поле невозможно. И дело это не быстрое. Те же наблюдения за красным карликом осуществлялись на Европейской южной обсерватории с 2000 по 2014 годы. Заподозрили существование Proxima b впервые в 2013 году. Данные окончательно подтвердились в ходе наблюдений, проведенных с 19 января по 31 марта 2016 года.
Расположение тройной звезды на небесной сфере
Изображение: Y. Beletsky (LCO) / ESO/ESA / NASA / M. Zamani
Проксима Центавра вместе с двойной звездой альфа Центавра, в которой светила находятся на расстоянии около 23 астрономических единиц друг от друга, вероятно, образует тройную систему — ближайшую к Солнцу. От двойной звезды Проксима Центавра удалена на десять тысяч астрономических единиц. Вопрос можно ли считать двойную альфа Центавра и одиночную Проксиму Центавра тройной системой, дискутируется. Но если это так, то красный карлик вращается вокруг пары солнцеподобных звезд с периодом более 500 тысяч лет.
Астрофизик Филип Любин из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предлагает отправить туда флот небольших космических кораблей с солнечными парусами. Размещенная на околоземной орбите система лазеров способна разогнать их до релятивистских скоростей. Аналогичную идею высказывали российский бизнесмен Юрий Мильнер и британский физик-теоретик Стивен Хокинг.
Обе миссии предполагаются пролетными — высокая скорость космических кораблей не позволит им затормозить у звездной системы. Трудности носят не научный, а инженерный характер, и связаны главным образом с ценой. Проект Любина, например, требует разворачивания на околоземной орбите группировки примерно в сто раз тяжелее МКС. Чтобы миниатюрный рукотворный зонд достиг альфы Центавры за 15 лет и прислал на Землю несколько фотографий, потребуются десятки триллионов долларов. Современному космическому кораблю это удалось бы сделать намного дешевле, но на это потребовалось бы 70 тысяч лет.
Идею Любина поддержал конгрессмен Джон Калберсон, призвавший НАСА приступить к работе над автоматической миссией к альфе Центавра уже в 2017 году. Стартовать станция, по планам республиканца, должна в 2069 году — к столетию высадки астронавтов на Луну. Команда Мильнера-Хокинга также не осталась в стороне. На мероприятии, посвященном открытию Proxima b, было заявлено, что российский бизнесмен запланировал отправку к материнскому светилу и планете зондов уже в 2030 годах. Достичь цели аппараты должны через 20 лет. Первые снимки ближайшей экзопланетной системы на Земле увидят в 2055 году.
Идеи ученых и политиков большинством их коллег воспринимаются пессимистично, поэтому исследовать Proxima b будут все же удаленно. На Земле и в ближнем космосе наблюдениям мешают тусклость и небольшие размеры Проксимы Центавра. Подтвердить наличие атмосферы у экзопланеты можно транзитным методом, отслеживая прохождение небесного тела по диску звезды. Главная трудность заключается в необходимости наблюдений в тот момент, когда экзопланета находится точно на прямой между светилом и телескопом.
Пока провести детальное исследование Proxima b планируется, в частности, при помощи готовящихся к запуску в ближайшие два года космических обсерваторий TESS (SatelliteTransiting Exoplanet Survey Satellite) и Webb. Близость открытой экзопланеты к Земле делает ее самым главным объектом для будущих астрономических наблюдений. Вселяет оптимизм и то, что в окрестностях Проксимы Центавра, возможно, есть суперземля. В отличие от Proxima b, она находится вне зоны обитаемости и вращается вокруг светила с периодом 100-400 суток.