Обнаружение холодного двойника Земли: Планета размером с нашу найдена у тусклой звезды

Один из методов, с помощью которого ученые ищут похожие на Землю планеты, называется транзитным. Он заключается в наблюдении за едва заметным потускнением звезды, когда планета проходит на фоне ее диска. Транзиты вызывают очень небольшое падение светимости: планета размером с Юпитер может заблокировать около 1% света звезды, подобной Солнцу, а планета размером с Землю — всего 0,01%.

Недавнее исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, предполагает, что интригующий сигнал от звезды HD 137010 исходит от транзита планеты размером примерно с Землю, обладающей схожей орбитой. Астрономы обнаружили этот слабый сигнал, анализируя данные миссии NASA K2.

HD 137010 тусклее Солнца, и новый кандидат в планеты, HD 137010 b, вероятно, находится у внешнего края обитаемой зоны своей звезды. Из-за этих факторов HD 137010 b получает от своей звезды гораздо меньше энергии, чем Земля получает от Солнца.

Обнаружение одиночных транзитных событий

HD 137010 b — самая маленькая потенциальная планета, обнаруженная по одиночному транзиту у звезды, похожей на Солнце.

«Обнаружить одиночные транзиты вычислительно сложно, поэтому иногда даже проще, чтобы такие события выделял из данных человек — как и произошло в этом случае», — написал в электронном письме Eos Александр Веннер, астрофизик из Института астрономии Общества Макса Планка и ведущий автор исследования.

Данные поступили от миссии K2, которая, в свою очередь, использовала наследие миссии Kepler — основной миссии NASA по поиску планет земного типа, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд. После того как космический аппарат Kepler утратил некоторые функции, миссия K2 заново задействовала его телескоп для высокоточного изучения более ярких звезд. Хотя каждый наблюдательный цикл K2 длился всего около 80 дней — слишком мало, чтобы зафиксировать транзиты планет с длительными орбитальными периодами, — миссии все же удалось открыть планеты по одиночным транзитам.

«Как только я это увидел, я понял, что здесь что-то есть».

В 2017 году команда заметила 10-часовой транзит у яркой звезды HD 137010. Точность телескопа была достаточной, чтобы четко видеть звезду, даже несмотря на то, что ее свет ослабевал всего на 225 частей на миллион. Веннер заметил, что некоторые планетологи сравнивают этот эффект с мотыльком, пролетающим перед маяком.

Тем не менее, Веннер сказал, что транзитный сигнал был настолько значимым, что «как только я это увидел, я понял, что здесь что-то есть».

Хотя Веннер и его команда были уверены в значимости сигнала, им еще предстояло убедиться, что это не ложная тревога, вызванная фоновыми звездами или особенностями данных.

Чтобы исключить это, команда тщательно проверила окрестности звезды HD 137010 на наличие любых других звезд. Данные о лучевой скорости, астрометрия с телескопов Hipparcos и Gaia, архивные снимки и снимки высокого разрешения не выявили признаков звезд, попадающих в фотометрическое окно K2. Поскольку был замечен только один транзит, астрономы пока не могут с полной уверенностью утверждать, что он вызван планетой, однако кандидату было присвоено обозначение HD 137010 b.

Свойства планеты и обитаемость

Новый анализ предполагает, что радиус HD 137010 примерно равен земному, а ее орбитальный период составляет около 365 дней. Используя данные об орбите планеты и яркости звезды, команда оценила, что HD 137010 b получает лишь около 0,3 от того количества солнечного света, которое достается Земле.

HD 137010 b — одна из самых холодных планет земного размера, когда-либо замеченных при прохождении перед солнцеподобной звездой. Температура на ее поверхности может достигать -68 °C, что даже холоднее, чем на Марсе, где средняя температура составляет около -65 °C.

«Будет ли ее поверхность хоть сколько-нибудь „земноподобной“, зависит от свойств ее атмосферы, которые мы просто не можем определить по текущим данным», — пояснил Веннер. «Плотная согревающая атмосфера могла бы обеспечить теплую влажную поверхность, но тонкая атмосфера, скорее всего, приведет к полностью замерзшей поверхности, более холодной, чем марсианская».

Будущие перспективы

Это открытие «знаменует собой важную веху в поиске миров, которые однажды можно будет считать по-настоящему похожими на Землю».

«Это действительно захватывающий результат. Он знаменует собой важную веху в поиске миров, которые однажды можно будет считать по-настоящему похожими на Землю», — написал в электронном письме Eos Джон Дженкинс, который был соруководителем анализа данных в первоначальной миссии K2, но не участвовал в данном исследовании.

«Было бы чрезвычайно интересно, если бы будущие наблюдения дали нам информацию об атмосфере или свойствах поверхности HD 137010 b», — сказал Веннер. «Эти сценарии можно было бы различить, если бы мы смогли наблюдать спектр HD 137010 b». Это позволило бы определить химический состав потенциальной атмосферы, выявить признаки парникового эффекта или, наоборот, подтвердить, что планета представляет собой безжизненный ледяной шар.

Открытие HD 137010 b подчеркивает важность повторного анализа архивных данных и демонстрирует, что даже короткие миссии, такие как K2, могут преподносить сюрпризы, закладывая основу для будущих открытий с помощью более совершенных телескопов, таких как James Webb, который, возможно, сможет изучить эту далекую планету подробнее.