Мы близки к обнаружению планеты земного типа

Когда звезда содержит каменистую планету размером в половину Венеры, мир, в котором есть океан, то астрономы обращают внимание.

И новое исследование предполагает, что звездная система всего в 35 световых годах от Земли может вместить четыре или пять интересных для астрономов планет. И это то место, которое может воспламенить наши мечты о том, что обнаружение второй Земли не за горами.

Теперь мы подошли ближе к обнаружению планеты земного типа в обитаемой зоне ее звезды, атмосферу которой мы можем изучать.

Мы говорим о ярко- красном карлике, получивший название L 98-59, также известный как TOI-175. Ранее группа астрономов впервые определила три соседние планеты, каждая размером с Землю.

В какой-то степени это аналогично наблюдению за Венерой, Землей и Марсом в Солнечной системе.

Но Венера, Земля и Марс сильно отличаются друг от друга, и для того, чтобы понять, типично ли это для планетных систем, ученым необходимо познакомиться с другими семействами миров. Насколько похожи экзопланеты, образовавшиеся вокруг одной звезды и похожие по размеру?

Размеры планет известны. Большинство наблюдений, использованных в исследовании, было получено со спутника TESS, который пристально смотрит на яркие близлежащие звезды, чтобы найти крошечные провалы в яркости, которые отмечают планету, проходящую между звездой и телескопом.

Количество света, которое блокирует планета, определяет ее размер, но надо знать еще ее состав.

Чтобы понять, из чего состоит планета, нам надо выяснить ее массу и радиус. Отсюда ученые могут рассчитать общую плотность планеты и сравнить это число, скажем, с газовыми смесями, которые составляют внешние планеты нашей солнечной системы или голую скалу и массивное металлическое ядро Меркурия.

Группа ученых решила еще раз взглянуть на систему L 98-59, чтобы вычислить массу ее планет в надежде получить более точные наблюдения, используя другой инструмент - спектрограф Эшелле для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO) на очень большом телескопе ESO в Чили.

По данным ESO, ESPRESSO предназначен для выявления потенциальных «близнецов Земли» вокруг звезд, похожих на Солнце. Подобно TESS и большинству других охотников за экзопланетами, ESPRESSO изучает планеты, тщательно анализируя свет от звезды-хозяина.

Из-за гравитационной связи между звездой и ее планетой звезда с компаньонами не совсем вращается на месте; вместо этого звезда слегка покачивается, когда планета тянет ее. Тщательно проследив, как световой отпечаток звезды меняется с течением времени, ученые могут выделить это колебание и вычислить массу планеты, вызывающую колебание.

Этот метод, называемый лучевой скоростью, может работать, даже когда ученые не видят планету или тень, которую она отбрасывает на поверхность своей звезды, поэтому ученые могут использовать эту технику как для лучшего понимания известных экзопланет, так и для открытия новых.

Исследователи утверждают, что анализ лучевых скоростей системы L 98-59, проведенный ESPRESSO, позволил достичь обоих результатов - точного понимания учеными трех известных планет и идентификации одной или двух ранее скрытых.

Давайте начнем с самого сердца этого близлежащего планетарного семейства: звезды L 98-59, которая, по словам исследователей, вращается примерно каждые 80 дней. Красный карлик L 98-59 намного меньше нашей звезды, но ее планеты также находятся ближе к ней. Итак, два самых внутренних получают больше тепла и света, чем Меркурий, в то время как два или три внешних получают больше тепла и света, чем Меркурий, но меньше, чем Земля.

Самый внутренний мир - это самая легкая экзопланета, которую ученые смогли измерить с помощью лучевой скорости, составляющей всего половину массы Венеры. По словам исследовательской группы, меньшие планеты, как правило, намного сложнее идентифицировать и изучать, чем большие планеты, независимо от того, какую технику используют ученые, поэтому новое исследование является обнадеживающим признаком того, что астрономы будут обнаруживать другие относительно небольшие планеты в ближайшем будущем.

Согласно анализу ученых, и эта планета, и ее сосед, похоже, скрывают маленькие железные ядра, и у каждой из них может быть немного воды в атмосфере.

Третий камень от этого инопланетного солнца, кажется, имеет такое же ядро, что и два его брата и сестры, но все совсем иначе. Согласно расчетам нового исследования, воды и газа гораздо больше, и около одной трети массы планеты составляет вода.

Эти три мира впервые обнаружены в данных TESS. Но с помощью измерений лучевой скорости ученые обнаружили еще одну планету, а также потенциальную пятую планету, для которой все еще требуются более точные данные.

Если эти данные действительно являются пятым миром, он будет получать от звезды столько же света и тепла, сколько Земля получает от Солнца , и у него будет подходящая температура для защиты воды на поверхности - и жизни в свою очередь.

Окрестности в целом тоже порождают загадки. В целом система соответствует категории многопланетных систем, которую ученые назвали «горошинами в стручке», где планеты одинакового размера расположены на регулярных расстояниях от звезды.

Всего несколько мультипланетных систем построены вокруг красных карликов, таких как L 98-59, но, что любопытно, одна из них - знаменитая система TRAPPIST-1.

Ученые будут продолжать дальше разгадывать загадки системы L 98-59.

Они уже используют космический телескоп Хаббла для изучения атмосферы всех трех внутренних миров, а космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на конец этого года, который будет наблюдать за второй и третьей планетами.

На графике сравнивается система L 98-59 (вверху) с нашей собственной солнечной системой (внизу). Схема построена таким образом, что жилые зоны L 98-59 и солнца совпадали.(Изображение предоставлено: ESO / L. Cal?ada / M. Kornmesser)

Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics.