Пенсионный советник

Океан по соседству с Солнцем

Что общего у ближайшей к Солнцу экзопланеты и Земли

Вячеслав Авдеев 13.10.2016, 09:32
Wikimedia Commons

Ближайшая к нам экзопланета Проксима b, возможно, имеет океан, а ее звезда своей активностью чем-то напоминает Солнце. О последних научных открытиях из окрестностей альфы Центавра — в материале «Газеты.Ru».

В последние два месяца ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра — все чаще становится предметом научных новостей. После обнаружения у нее землеподобной планеты ею заинтересовались множество ученых со всего мира. Постоянно выходят все новые и новые научные статьи, уточняющие параметры звездной системы и возможные физические условия на поверхности планеты. Но главный вопрос — может ли на Проксиме b существовать жизнь или условия окажутся слишком экстремальными — пока остается без ответа.

Звезда Проксима Центавра относится к системе альфы Центавра. Это тройная звездная система, два компонента которой (альфа Центавра А и альфа Центавра B) хорошо видны на небе невооруженным глазом как одна звезда, а вот для третьего (Проксимы) нужен телескоп. Альфа Центавра A и B — это звезды главной последовательности, то есть их физические характеристики схожи с солнечными. Они вращаются вокруг общего центра масс по довольно вытянутой орбите с периодом в 79,91 года. Возраст звездной системы оценивается в 6 млрд лет, что несколько больше возраста Солнца, которому примерно 4,6 млрд.

Таким образом, по мнению многих исследователей, если в системе существуют планеты в зоне обитаемости,

на них теоретически могла бы существовать жизнь.

Возможно, поэтому система альфа Центавра так популярна в фантастических произведениях. Например, именно на спутнике газового гиганта Полифема Пандоре обитали синекожие на'ви в фильме Джеймса Кэмерона «Аватар». Кстати, в 2012 году астрономы Европейской южной обсерватории объявили об открытии планеты на орбите вокруг альфы Центавра B с массой, близкой к земной. Период ее обращения вокруг звезды составляет чуть более трех дней, так что в зону жизни эта планета никак не попадает.

В отличие от компонент A и B, Проксима Центавра — это красный карлик. Звезда всего в 1,5 раза больше Юпитера и в 150 раз тяжелее. Она удалена от двух других компонент на расстояние 15000 а.е. (астрономическая единица — расстояние от Земли до Солнца). По оценкам астрономов, период ее обращения вокруг общего центра масс системы составляет более 500 тыс. лет.

Сейчас Проксима расположена на расстоянии в 4,22 св. года, что делает ее ближайшей к Солнцу звездой.

Пожалуй, самым знаковым событием за все время изучения Проксимы Центавра стало обнаружение у нее планеты. 24 августа 2016 года Европейская южная обсерватория объявила об обнаружении у звезды землеподобной планеты. Причем эта планета находится как раз в обитаемой зоне, а значит, на ее поверхности возможно существование жидкой воды. Астрономы не могли и надеяться, что планета с благоприятными для жизни условиями может быть расположена так «близко» от Солнечной системы. Однако многие исследователи предостерегают от преждевременных надежд. Период обращения недавно открытой вокруг Проксимы Центавра планеты всего 11 земных суток.

И есть очень большая вероятность, что планета испытала приливный захват и обращена к звезде одной своей стороной. Часто можно слышать мнение, что такое положение планеты приводит

к вымораживанию атмосферы на ночной стороне из-за очень низкой температуры и к перегреву дневной стороны.

Однако на деле моделирование атмосфер планет — это весьма сложная задача, требующая очень больших вычислительных мощностей и сложных математических расчетов. Поэтому ответить однозначно, какие будут погодные условия на постоянно обращенной к звезде планете, сейчас сложно.

Вторая проблема обитаемости Проксимы Центавра b заключается в самой звезде. Из-за особенностей строения красные карлики — это очень активные звезды. На их поверхности гораздо больше пятен, чем на Солнце, а вспышки, также аналогичные солнечным, на порядок мощнее и происходят чаще.

Мощное рентгеновское излучение вспышек, а также выбросы вещества с поверхности звезды представляют серьезную угрозу гипотетической биосфере. От негативного воздействия со стороны красного карлика частично могло бы уберечь мощное магнитное поле или глубокий океан, но пока мы ничего не знаем о наличии этих факторов. Но в любом случае звезда и планета теперь заслуживают самого пристального внимания.

Однако последнее исследование астрономов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики показывает, что Проксима Центавра куда больше похожа на Солнце, чем предполагалось ранее.

Оказалось, что у звезды существуют циклы активности, аналогичные солнечным.

В годы минимума солнечной активности на его диске почти не наблюдается пятен, а в годы максимума их число может достигать нескольких сотен. В это время пятна могут суммарно закрыть доли процента от площади солнечной поверхности. Но на протяжении одного цикла на Солнце изменяется не только количество пятен, но и уровень радио-, ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

Изучив многолетние данные наблюдений Проксимы Центавра в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне, ученые обнаружили, что у ближайшей к Солнцу звезды тоже есть циклы и период их составляет приблизительно семь лет. Но в отличие от Солнца,

на Проксиме в годы максимума активности пятна могут закрывать около 20% поверхности звезды.

По размеру эти пятна тоже значительно крупнее солнечных. Ранее астрономы полагали, что «кипение» внешних слоев на подобных звездах идет настолько бурно, что активность должна меняться хаотично, а не циклами. Исследование уже принято к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Немногим ранее астрономы из университета Экс-Марсель попытались cмоделировать на недавно открытой планете возможный океан. Основная проблема заключалась в том, что радиус планеты пока остается неизвестным, а также ученые знают лишь ее нижнее ограничение по массе. При таких скудных знаниях о планете построить ее достоверную модель невозможно. Однако комбинируя различные параметры радиуса и массы, ученые показали, что при некоторых комбинациях океан на планете вполне может существовать. Исследование принято к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Кстати, именно к альфе Центавра планируется отправить космический аппарат со скоростью 60 тыс. км/с в рамках проекта Юрия Мильнера и Стивена Хокинга Breakthrough Starshot. По проекту предполагается разгонять спутники весом в 1 грамм с помощью системы мощных лазеров. Теоретически такой спутник должен достичь скорости в 20% от скорости света

и долететь до звезды за 20–30 лет.

Теперь, после открытия планеты у Проксимы Центавра, спутники вполне можно было бы направить на новую цель. Но далеко не все ученые верят в возможность реализации подобного проекта. Известный российский физик и главный редактор газеты «Троицкий вариант» Борис Штерн приводит в своей заметке множество доводов против реализуемости Breakthrough Starshot. Среди основных проблем проекта физик выделяет проблему разгона лазерным лучом.

После того как на парус попадет поток излучения в 50 гигаватт, он испарится вне зависимости от материала, из которого был сделан, считает ученый.

Ну а если каким-то образом однограммовый спутник доберется до другой звездной системы, он не сможет послать сигнал, который можно поймать с Земли.

Как бы то ни было, недавно пара ученых, среди которых Абрахам Лоеб, известный астрофизик из Гарвардского университета, показали, что наиболее стабильно при полете к ближайшей звезде будет вести себя парус сферической формы.

Гораздо более реальный проект пока предлагает группа исследователей из некоммерческого частного института BoldlyGo (США). Они собираются запустить на орбиту небольшой частный телескоп размером со стиральную машину, который предназначен для поиска и изучения возможных планет у Проксимы Центавра. Постройка телескопа обойдется в $25-50 млн, которые планируется собрать методом краудфандинга.