Две каменисти планети с атмосфери бяха открити в съседна звездна система

Космическите телескопи от ранга на Kepler и Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), превърнаха лова на екзопланети в промишлено занимание, което сякаш работи на конвейер. Техните механични очи наблюдават хиляди звезди едновременно, а специализираният софтуер ефективно обработва огромните количества данни и отделя само най-многообещаващите звездни трептения за следващо ръчно потвърждение. Този процес извърши революция в планетарната наука подобно на еволюцията от въвеждането на конвейерите в производството. Само 28 години след първото потвърдено от научната общност откриване на екзопланета, днес в каталога на НАСА са добавени над 4000 планети от около 3000 звездни системи.

Сандра Джеферсън (Sandra Jefferson), научен сътрудник от института по астрофизика към университета в Гьотинген, Германия, ръководи научен екип, който използва по-усърден индивидуален подход, изследвайки една по-една най-близките звезди в търсене на подобни на Земята планети, които в близкото бъдеще биха могли да бъдат непосредствено изучени. Днес, след години анализ, базиран на данните от десетилетия наблюдения, нейният екип откри една от най-многообещаващите цели. Научната работа бе публикувана този четвъртък в списание Science.

Минимум две, а може би и три „суперземи“ се въртят около ярко, но стабилно червено джудже, намиращо се едва на 11 години от Земята. Астрономите винаги искат да разберат нещо повече за подобните екзопланети освен радиуса на тяхната орбита и тяхната маса. Но това изключително рядко съчетание на фактори в звездната система Глийзе 887 означава, че бъдещите телескопи ще могат да получат информация за атмосферата на новооткритите екзопланети. И ще можем да разберем какъв е климатът и условията за живот на тяхната повърхност.

„Считаме, че това е най-подходящата звезда в непосредствена близост до Слънцето, която има екзопланети с атмосфера, които приличат на Земята“ – каза Джеферсън.

Джеферсън оглавява съвместния проект RedDots, в рамките на който се изучават звездите на разстояние 15 светлинни години от Слънцето. Именно на не по-голямо от това разстояние може да бъде изпратена сонда, за да се получи отговор с изображения в рамките на един човешки живот. Повечето звезди от този радиус около Слънцето са неособено ярки червени гиганти, откъдето идва и името на проекта – RedDots (червени точки).

Джеферсън в продължение на години е натрупвала данни и и ги е анализирала.  В случая с Глийзе 887 тя е успяла да събере в своята компютърна система данните, включващи 20 години наблюдение от няколко телескопа. Идеята е да бъдат съпоставени и анализирани данните от различни източници.

Нейната група забелязва намеци за екзопланети още през 2017 година, но събраните данни са твърде спорадични, за да могат да бъдат обявени за окончателни. Ето защо през есента на 2018 година те всяка нощ в продължение на почти три месеца наблюдават системата Глийзе 887 с помощта на мощния и точен телескоп Radial Speed Planet Searcher (HARPS) в Чили.

Това се оказа достатъчно за потвърждение. Учените създават визуализация чрез забавяне на кадъра и съвсем ясно показват, че звездата Глийзе 887 леко се люлее. Тя прави това на всеки 9 и 22 дни, което е безпогрешен признак за две близки до нея планети. Извършените пресмятания показаха, че тяхното тегло е съответно 4 и 7 пъти по-голямо от земното.

И двата свята се въртят твърде близо до своята звезда, за да има вода в течен вид, но екипът на Джеферсън забеляза и допълнително колебание, което би могло да се дължи на трета потенциална планета в умерената зона на звездата, която извършва един оборот за 50 дни. За да потвърдят или опровергаят това, те още два месеца са наблюдавали системата на Глийзе 887, но още не са успели да обработят получените данни и ще направят това в следващата си научна работа.

Въпреки че откритите две екзопланети изглеждат твърде горещи, на тях би могъл да се появи живот във вид, който ние не познаваме. Тази система е просто мечтата на наблюдателя. Намирайки се на разстояние 11 светлинни години от нас тя е само три пъти по-далече от най-близката до нас звездна система Центавър. Повечето от откритите екзопланети се намират на разстояние стотици и хиляди светлинни години, а и Глийзе 887 е необичайно спокойна звезда.

На нейната повърхност има малко слънчеви петна и почти липсват протуберанси, което е голяма рядкост сред червените гиганти, които обикновено имат бурен нрав. Спокойната натура на звездата я прави идеална цел за практически наблюдения. Това увеличава шансовете за наличие на живот защото, ако имаше мощни избухвания на короната, те щаха да стерилизират близките планети.

Съвременните телескопи не дават възможност да се разгледа атмосферата около тези планети, понеже те преминават директно пред своите звезди. Всъщност на това се базира и транзитния метод за откриване на екзопланети. Но Джеферсън очаква, че още следващото поколение телескопи ще даде на астрономите тази възможност.

„Това е идеална работа за космическия телескоп Джеймс Уеб, който трябва да бъде изведен в космоса следващата година.“ – заяви Сандра Джеферсън.

Другите учени също са настроени оптимистично:

„Това е едно отлично откритие“ – каза Томас Грийн, астрофизик от изследователския център Еймс, който се занимава с настройките на телескопа Джеймс Уеб за изучаване на екзопланети. „Главният въпрос е дали тези планети имат атмосфери и Джеймс Уеб ще може да даде отговор“.

И още, телескопът Уеб ще може да наблюдава и най-малките колебания на температурата на планетата при нейното въртене – подобно на смяната на деня и нощта на Земята. Голата скалиста планета без атмосфера би трябвало да има огромни колебания на температурата, докато при планетата с атмосфера разликата между дневната и нощната температури ще бъде далече по-малка.

Това ще бъде една нелека работа, каквато никой досега не е вършил и е напълно възможно да се появяват сложни и почти непреодолими проблеми. Изследователите ще трябва да изтръгват данните за всяка една планета от фоновата информация за горещата и масивна звезда. „Това ще бъдат сложни наблюдения, които ще отнемат много време“ – предупреждава Грийн.

Уви, дори и космическият телескоп Джеймс Уеб няма достатъчно остро зрение, за да улови светлината от отделните планети, за да можем да разберем от какви именно газове се състоят техните атмосфери. За тази цел учените ще трябва да изчакат следващото поколение наземни телескопи, като например гигантския Магелан и Тридесет метровия телескоп, които трябва да започнат да работят в края на това десетилетие.

Според Грийн, тези нови телескопи ще имат многократно по-голяма разделителна способност в сравнение със сегашните и навярно в техния напрегнат график ще се намерят няколко месеца за наблюдението само на Глийзе 887. По този начин ще могат да се натрупа достатъчно количество директна светлина от тези планети, за да могат да се открият сигурни признаци за наличието на вода, кислород, а може би и метан. Навярно тези твърде близки до своята звезда светове не могат да бъдат главните кандидати за наличието на живот, но те могат да се послужат като прозорци към другите екзопланети, намиращи се на твърде далечни разстояния за пряко изучаване.

Изследването състава на извънземните атмосфери ще открие нова ера в изучаването на екзопланетите. Трудно е да се каже нещо за един свят, за който се знаят само неговите размери и маса. Ето защо информацията за атмосферата около него ще даде възможност на учените да направят огромна крачка напред и да започнат да предсказват климата на тези планети. Така например, втората планета от системата Глийзе 887 може да се окаже достатъчно гостоприемно място, ако има плътна атмосфера, която може ефективно да разсейва топлината. Може да се окаже, че условията на нея приличат на тези на плажа в разгара на лятото.

Докато астрономите от целия свят очакват извеждането на телескопа Джеймс Уеб в космоса, екипът RedDots както преди е съсредоточен върху търсенето на възможно най-близки екзопланети. Групата вече откри планети близо до Проксима Кентавър на разстояние около 4 светлинни години и звездата на Барнард на разстояние 6 светлинни години. Остава да дочакваме следващата научна работа на талантливия екип от проекта RedDots.