Лабиринт чужих миров: где искать планеты, на которых может быть жизнь?

Число известных экзопланет превысило 5000. Многие из них представляют собой совершенно негостеприимные или даже причудливые места, но астрономы обнаружили и земные орбиты, вращающиеся в обитаемой зоне звезд. Тем не менее, мы до сих пор не знаем, где именно искать миры, в которых может быть жизнь

Подобные Солнцу созвездия позволили астрономам «путешествовать во времени» и увидеть условия, преобладавшие в первые дни существования и будущего развития нашей системы, а также в планетарных системах других звезд. Эти исследования помогают нам увидеть зарождение жизни на Земле и могут помочь выяснить, насколько вероятно, что она может возникнуть где-то еще во Вселенной.

Фото: https://ria.ru/

Астрономы, ищущие сигналы жизни за пределами Солнечной системы, должны считаться с тем фактом, что в нашей Галактике должны быть оценены сотни миллиардов звезд. Чтобы сузить поиск, мы должны сначала решить вопрос о том, какие многолетники могут вращаться вокруг обитаемых планет. Должны ли мы сосредоточиться на двойниках Солнца?

Исследования показали, что наша родительская звезда спектрального класса G, которую иногда называют желтым карликом, в молодости вращалась примерно в десять раз быстрее, чем сегодня. Она генерировала гораздо более сильное магнитное поле, и ее общая активность была намного более интенсивной. Среди прочего, молодое Солнце излучало в 100 раз более сильное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, чем сегодня. Более чем вероятно, что другие звезды того же типа могут быть столь же активны. Однако если организмы на Земле выдержали раннюю активность Солнца, то можно ожидать того же и от других многолетников той же категории. Поэтому, если эволюция голубой планеты дошла до возникновения разумной жизни, то же самое могло повториться и в случае с другими аналогами нашей звезды.

Обнадеживающий апельсин

Наиболее многообещающее новое исследование было проведено с группой звезд спектрального класса K, так называемых оранжевых карликов. По сравнению с Солнцем они менее ярки и могут быть особенно удобной целью при поиске сигналов жизни. Они живут долго, 17-70 миллиардов лет, по сравнению с 10 миллиардами в случае нашей звезды, что дает потенциальным организмам достаточно времени для эволюции. Более того, они не так активны даже в молодости, как солнцеподобные скобы или красные карлики.

Однако именно красные карлики, т.е. звезды класса М, являются наиболее многочисленным типом в Галактике. В частности, они составляют около 75% всех многолетников и могут сиять несколько триллионов лет. И, например, красный карлик TRAPPIST-1 вращается вокруг семи скалистых планет размером с Землю. Однако бурная молодость красных карликов — большая проблема для потенциальной жизни. Извержения, как правило, более частые и сильные, чем у молодых созвездий, таких как Солнце. Кроме того, звезды М-класса остаются очень яркими в течение нескольких миллиардов лет на ранних стадиях существования, что может привести к испарению океанов на телах в обитаемой зоне.

Исследователи из Австралийского национального университета пришли к выводу, изучая планетарные магнитные поля, что большинство орбит, найденных в других системах, вряд ли обеспечат известные нам благоприятные условия жизни. Растения и животные на Земле не выживут без воды: сильное магнитное поле голубой планеты помогает удерживать жидкую воду на ее поверхности и таким образом создает подходящую среду для существования организмов.

Фото: https://www.pinterest.ru/

Геомагнитное поле сыграло важную роль в защите атмосферы от солнечного ветра и в сохранении влаги на планете и обеспечении ее обитаемости. Венера и Марс, напротив, могут быть отрицательным примером: из-за слабого магнитного поля оба наших соседа потеряли не только газовую оболочку, но и океаны. Однако исследователи обнаружили, что лишь немногие из них обладают сильным магнитным полем, которое необходимо для удержания воды.

На два солнца

Одинокие звезды, включая Солнце, являются скорее исключением в космосе — большинство созвездий образуют двойные системы. И, как показывают астрономические наблюдения, планеты могут вращаться вокруг двойных звезд. Есть два типа систем: В первом случае орбиты вращаются вокруг одного из пары созвездий. Второй компонент также может мешать развитию системы своей гравитацией и вызывать, например, миграцию планет в окрестности родительской звезды. При втором типе планеты обращаются вокруг обеих звезд одновременно (если многолетники находятся близко друг к другу), и такие орбиты называются циркумбинарными.

Астрономы изучили некоторые из этих планет, чтобы выяснить, могут ли они находиться в обитаемой зоне со стабильной орбитой. Исследования показали, что Кеплер-34, 35, 38, 64 и 413 предлагают наиболее благоприятные условия, а Кеплер-38 обеспечивает наилучшие условия: Система состоит из двух звезд – одна с массой Солнца, другая с четвертью массы Солнца, вращающиеся вокруг друг друга в период 19 дней. Затем планета, похожая на Нептун, обращается вокруг них с периодом 106 дней.

Интересна также система Кеплер-47: два многолетника обращаются вокруг общего центра тяжести раз в 7,45 дня и вокруг них вращаются три планеты. Kepler-47b в три раза больше Земли в среднем и вращается вокруг родительской звездной пары на расстоянии 0,29 а.е. с периодом 49,5 дней. Kepler-47c имеет среднеземное значение 4,6, расстояние 0,989 а.е. и период 303,2 дня, при этом его траектория лежит в так называемой зоне жизни. Последняя подтвержденная орбита, Kepler-47d, входит в число ранее обнаруженных аналогов с периодом 187 дней и примерно в семь раз превышает средний на Земле.

В гостиной

Обитаемая зона — это область вокруг звезды, где на поверхности потенциальных планет существуют подходящие условия для наличия жидкой воды. Kepler-1649c — одна из недавно открытых экзопланет, вращающихся в зоне, с периодом обращения 19,5 земных суток. Тело достигает 1,06 диаметра Земли и получает 75% своей энергии от своего родительского многолетника, красного карлика. Поскольку красные карлики относятся к числу менее ярких звезд, обитаемая зона расположена относительно близко к их поверхности.

Фото: https://pikabu.ru/

Еще одной «второй Землей» стала Kepler-452b, в среднем на 60% больше, чем голубая планета, и примерно в пять раз больше по массе. Тем не менее, это наименьшая известная орбита в обитаемой зоне звезды спектрального класса G2, т.е. такой же, как у Солнца. Звезда Kepler-452 на 1,5 миллиарда лет старше нашей звезды, на 20% ярче и на 10% больше. Она находится на расстоянии 1400 световых лет от нас и входит в созвездие Лебедя. Планета обращается вокруг него за 385 дней и перемещается на 5% дальше, чем Земля от Солнца.

Первая подтвержденная планета размером с Землю, вращающаяся в обитаемой зоне, получила название Kepler-186f. Она удалена от нас на 500 световых лет, также находится в созвездии Лебедя, и на ее поверхности могла присутствовать жидкая вода. Тело диаметром в 1,11 Земли и массой в 1,71 раза больше нашей планеты совершает оборот вокруг своего периметра за 130 дней, являясь одним из пяти известных членов описываемой системы. Kepler-186 примерно на 600 миллионов лет моложе Солнца.

В систему TRAPPIST-1 входят семь известных экзопланет, в том числе каменистый мир под названием TRAPPIST-1f, движущийся с периодом 9,2 дня в обитаемой зоне всего 0,0371 и из «родного» многолетника. Орбиты диаметром в 1045 раз больше Земли и в 0,68 раза больше массы нашей планеты, вероятно, содержат значительное количество воды. Родительская звезда является одним из красных карликов спектрального класса М, а ее масса соответствует всего 0,08 Солнцу.