Звездные вспышки могут помешать поиску жизни в самой многообещающей планетной системе

Экзопланеты, вращающиеся вокруг красного карлика TRAPPIST-1, считали чуть ли не идеальным местом для поиска внеземной жизни. Ученые годами всматривались в эту систему, надеясь обнаружить у здешних миров «благоприятные атмосферы». Но невидимая сила, исходящая от родительской звезды, будто космический саботажник, постепенно уничтожает все надежды астрономов. Авторы нового исследования выяснили, что само светило мешает изучать эти миры.

В 2016 году международная команда астрономов под руководством Микаэля Жийонома из Института астрофизики и геофизики Льежского университета в Бельгии объявила о настоящей сенсации. У красного карлика TRAPPIST-1, расположенного в 39,5 светового года от нас, ученые открыли семь экзопланет размером с Землю.

Три из них — TRAPPIST-1 e, TRAPPIST-1 f, TRAPPIST-1 g — находятся в так называемой зоне обитаемости. Иными словами, они расположены на таком расстоянии от родительской звезды, на котором планета получает необходимое количество тепла, чтобы вода на ее поверхности не превращалась в лед, а существовала в жидком состоянии. Это породило надежды, что условия там могут быть пригодны для известной нам формы жизни.

Но наличие воды — лишь одна сторона медали. Другой важный фактор — атмосфера, желательно относительно плотная, которая играет важную роль в сохранении условий, пригодных для жизни.

Именно поиск атмосфер в планетной системе TRAPPIST-1 стал главной целью многих астрономов. Но пока ни у одной из семи экзопланет ученые не подтвердили наличие атмосферы. Даже наблюдения, которые проводили с помощью орбитального телескопа «Джеймс Уэбб», не дали положительных результатов.

В чем причина? Почему самая передовая в мире космическая обсерватория не справилась с этой задачей? Ведь она уже находила атмосферы у экзопланет, которые расположены гораздо дальше, чем планетная система TRAPPIST-1.

Объяснить это вызвалась международная команда астрономов под руководством Жюльена де Вита из Массачусетского технологического института в США.

В данных, полученных наземными и орбитальными обсерваториями с 2017 по 2022 год, Вит и его коллеги обнаружили микровспышки — их регулярно генерирует сам красный карлик. Выяснилось, что на звезде TRAPPIST-1 почти каждый час происходят короткие, но мощные всплески радиации — микровспышки. Каждая длится всего несколько минут, но этого достаточно, чтобы сильно мешать наблюдениям.

Чтобы проверить эту гипотезу, команда Вита использовала космический телескоп «Хаббл» для наблюдения за звездой в ультрафиолетовом диапазоне. Ученые искали конкретную длину волны, которую поглощает водород. Если бы экзоппланеты теряли этот газ, его гигантские облака могли бы частично блокировать звездный свет во время транзитов, оставляя характерный след в данных.

Но никакого поглощения астрономы не обнаружили. Зато зафиксировали нечто другое — странные, непредсказуемые скачки яркости TRAPPIST-1. Данные «Хаббла», разбитые на пятиминутные интервалы, показали: каждые 60 минут звезда ненадолго — всего на несколько минут — резко становится ярче. Источником этих всплесков яркости стали микровспышки — внезапные выбросы энергии, похожие на солнечные вспышки, но гораздо более частые.

Эти вспышки — катастрофа для точных измерений. Они добавляют в сигнал звезды случайный «шум», который маскирует тонкие изменения света, вызванные прохождением через атмосферы экзопланет. То есть не дают зафиксировать нужный спектральный сигнал.

TRAPPIST-1 — тусклый красный карлик. Чтобы собрать от звезды достаточно света, нужно вести наблюдения долго. Но когда к этому добавляются звездные вспышки, получить чистые данные становится почти невозможно. Жюльен де Вит признал, что даже после множества наблюдений до сих пор нельзя с уверенностью сказать, есть атмосферы у экзопланет системы TRAPPIST-1 или нет.

Ученые пошли дальше и оценили потенциальный ущерб экзопланетам от вспышек. Расчеты показали, что, например, у потенциально пригодной для жизни экзопланеты TRAPPIST-1 b каждый миллион лет может исчезать столько водорода, сколько содержится в тысяче океанов Земли. Вот почему у этого мира может вообще не быть атмосферы.

По мнению авторов научной работы, опубликованной на сайте электронного архива научных статей и препринтов Корнеллского университета, активность TRAPPIST-1 оказалась гораздо выше, чем ожидали.