Художник-иллюстратор скалистой планеты вокруг М-карлика Глизе 876. Изображение предоставлено: NSF. Нажмите, чтобы увеличить.
В земельном порыве, известном как охота на внесолнечные планеты, самая дорогая недвижимость рекламируется как «подобная Земле». В понедельник, 13 июня, ученые поспешили поставить свой флаг на горящий кусок камня, вращающийся вокруг красной звезды.
Эта недавно открытая планета примерно в семь раз превышает массу Земли, и поэтому самая маленькая внесолнечная планета, найденная на орбите главной последовательности, или «карликовая» звезда (звезды, как наше Солнце, которые сжигают водород).
Известно, что за пределами нашей солнечной системы существуют даже более мелкие планеты, но им не повезло окружать пульсары, эти быстро вращающиеся шелухи умирающих звезд. Такие планеты не считаются обитаемыми в отдаленных районах из-за интенсивного излучения, испускаемого пульсарами.
Считается, что планеты с десятью или менее массами Земли являются скалистыми, тогда как более массивные планеты, вероятно, являются газообразными, поскольку их более сильная гравитация означает, что они собирают и удерживают больше газа во время образования планет. К настоящему времени обнаружено 155 внесолнечных планет, но большинство из них имеют массы, которые больше сопоставимы с газообразным Юпитером, чем скальной Землей (Юпитер в 318 раз больше массы Земли).
Хотя эта новая планета рекламируется как Земляная из-за ее относительно небольшой массы, земляне не захотят снимать дом там в ближайшее время. Во-первых, дом растает. Температура поверхности, оцененная для этой планеты - от 200 до 400 градусов по Цельсию (от 400 до 750 градусов по Фаренгейту) - обусловлена близким целованием планеты от ее звезды.
Планета находится всего в 0,021 а.е. от звезды Gliese 876 (1 а.е. - расстояние между Землей и Солнцем) и завершает орбиту менее чем за два земных дня. Самая близкая к Солнцу планета в нашей собственной солнечной системе - сверкающий горячий Меркурий - находится почти в 20 раз дальше и вращается с орбитой около 0,4 а.е.
«Поскольку планета находится на двухдневной орбите, она нагревается до температуры, подобной печи, поэтому мы не ожидаем жизни», - говорит член научной группы Пол Батлер из Вашингтонского института Карнеги.
В нашей солнечной системе обитаемая зона - умеренный регион, где вода может существовать в виде жидкости на поверхности планеты - составляет примерно от 0,95 до 1,37 а.е., или между орбитами Венеры и Марса. Звезда Gliese 876 примерно в 600 раз слабее нашего Солнца, поэтому предлагаемая обитаемая зона гораздо ближе, примерно от 0,06 до 0,22 а.е.
В 0.021 а.е. новая планета находится слишком близко к звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне, и она также подвергается большему количеству излучения высокой энергии, такого как ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи. В то время как красные карлики, такие как Gliese 876, излучают более низкие уровни ультрафиолета, чем звезды, подобные нашему Солнцу, они излучают сильные рентгеновские вспышки.
Еще одно осложнение из-за такой близкой орбиты состоит в том, что планета может быть заблокирована по центру, причем одна и та же сторона планеты всегда обращена к звезде. Если не будет существенной атмосферы для распределения тепла, одна сторона планеты будет переварена, а другая останется холодной.
Считается, что Gliese 876 около 11 миллиардов лет, что делает его вдвое старше нашего Солнца. Но в некотором смысле, Gliese - подросток для взрослого нашего солнца среднего возраста. Звезды G-класса, такие как наше Солнце, живут около 10 миллиардов лет, в то время как красные карлики M-класса живут 100 миллиардов лет (старше, чем возраст Вселенной!).
Член научной группы Джефф Марси из Калифорнийского университета в Беркли говорит, что звездам М требуется много времени, чтобы остыть и уменьшить их основной размер последовательности и яркость. Он говорит, что если планета мигрировала внутрь на свою сегодняшнюю близкую орбиту, она, вероятно, сделала это в течение первых нескольких миллионов лет, а затем подверглась гораздо большему облучению, чем в настоящее время, в течение сотен миллионов лет.
Gliese 876 считается бедным металлом (для астронома любой элемент, более тяжелый, чем водород и гелий, классифицируется как «металл»). Образование планет может быть связано с металличностью звезды, поскольку и звезда, и планеты образуются из одного и того же исходного материала. Таким образом, скалистая планета, подобная Земле, состоящая из таких элементов, как силикаты и железо, должна вращаться вокруг звезды, богатой металлами.
Несмотря на то, что Gliese 876 беден металлом, это система с несколькими планетами. Известно, что две планеты-гиганты газа вращаются вокруг Глизе 876: крайняя планета почти вдвое больше массы Юпитера, а ее орбиты составляют 0,21 а.е. средняя планета составляет примерно половину массы Юпитера, вращаясь на 0,13 а.е.
«Вся планетная система - своего рода миниатюра нашей солнечной системы», - говорит Марси. «Звезда маленькая, орбиты маленькие, а ближе - самая маленькая из них, точно так же, как архитектура в нашей собственной солнечной системе с наименьшими планетами, обращающимися вокруг гигантов».
У нас намного больше места для локтей в нашей солнечной системе. Меркурий находится дальше от Солнца, чем расстояния всех этих планет вместе взятых. Планеты в системе Gliese 876 настолько близко друг к другу, что гравитационно взаимодействуют друг с другом. Этот вид гравитационного перетягивания каната был тем, как ученые смогли обнаружить планеты в первую очередь.
В течение орбиты планеты будут гравитационно притягивать свою звезду с разных сторон. Ученые измеряют результирующий сдвиг в свете звезды, чтобы определить существование орбитальных планет.
Чтобы узнать больше о самой маленькой планете Gliese 876, ученым нужно будет использовать другую технику охоты на планеты, которая называется транзитной фотометрией. Этот метод смотрит на то, как свет звезды падает, когда планета проходит перед звездой с нашего поля зрения. Затмение орбитальной планеты позволяет астрономам определить массу и радиус этой планеты. Закрепление этих цифр указывает на плотность планеты, которая затем показывает, из чего состоит планета, и является ли планета каменистой или газообразной.
Транзитная фотометрия не может быть использована для того, чтобы рассказать нам что-либо о планетах, вращающихся вокруг Gliese 876, поскольку, с нашей точки зрения, система наклонена на 50 градусов. Этот угол означает, что планеты не будут блокировать свет звезды, который достигает Земли.
Красные карлики - самый распространенный тип звезд в нашей галактике, составляющий около 70 процентов всех звезд. И все же из 150 красных карликов, которых они изучали в течение многих лет, Марси и Батлер обнаружили планеты, вращающиеся вокруг двух из них. Поскольку большинство планет, обнаруженных до сих пор, являются газовыми гигантами, это может означать, что красные карлики менее склонны укрывать подобные миры.
Марси говорит, что они продолжат следить за Gliese 876 за любыми намеками четвертой или пятой планеты. «Это, безусловно, будет одной из наших любимых звезд отныне».
Гонка до финиша
Исследовательская работа, описывающая это открытие, была представлена в Astrophysical Journal. Ученые говорят, что получили благоприятный предварительный доклад рецензента, и они ожидают, что их статья будет принята, а затем опубликована через несколько месяцев. Во время пресс-конференции в понедельник учёных спросили, почему они решили опубликовать свой вывод сейчас, прежде чем статья была принята к публикации. Было ли это сделано, чтобы победить других охотников за планетами, которые могут быть горячими по пятам?
Марси ответила, что они хотят предотвратить утечку новостей об их открытии. «Мы знали об этом три года назад, мы следили за ним тихо, внимательно, охраняя секрет, пока мы дважды и трижды проверили. Затем, около месяца назад, я разговаривал с Майклом Тернером, сотрудником Национального научного фонда (National Science Foundation), и мы вместе решили, что это открытие было настолько необычным, возможно, что вы бы назвали вехой в планетарной науке, что было трудно представить крышка на это очень долго. Поэтому мы решили, что вместо того, чтобы просочиться в средства массовой информации и обойтись, когда одна газета узнает об этом рано и так далее, было бы лучше быстро объявить об этом ».
Затем Марси начал защищаться, почему он считал, что их выводы верны, и его быстро поддержали коллеги по команде. Тем не менее, точность их вывода не ставилась под сомнение. Возможно, их раннее объявление, в сочетании с необходимостью заранее сохранить секретность, является свидетельством острой конкуренции, которая отмечала охоту на планеты с самого начала.
Первое открытие внесолнечной планеты было объявлено 5 октября 1995 года Мишелем Майором и Дидье Келозом из Женевской обсерватории, и Марси и Батлер подтвердили наблюдения на следующей неделе. Недавний пример соревнования по захвату других «первых» внесолнечных планет произошел прошлым летом, когда 25 августа 2004 года мэр Нуно Сантос и его коллеги объявили об открытии первой внеполюсной планеты с массой Нептуна - в то время самой маленькой внеполосной. планета, известная на орбите солнечной звезды. Это объявление было сделано менее чем за неделю до того, как Марси и Батлер объявили о двух других открытиях планеты с массой Нептуна.
Мэр и его коллеги также изучили Gliese 876. На астрономической конференции в июне 1998 года мэр и Марси независимо друг от друга объявили об обнаружении более массивного газового гиганта, вращающегося вокруг этой звезды. Марси и Батлер были первыми, кто продолжил эту работу, объявив об открытии второй газовой гигантской планеты звезды в 2001 году.
Миссия Kepler, которая должна быть запущена в июне 2008 года, будет искать планеты земного шара, вращающиеся вокруг далеких звезд. Миссия определяет планету размером с Землю от 0,5 до 2,0 масс Земли или от 0,8 до 1,3 диаметра Земли. Планеты от 2 до 10 масс Земли, такие как планета, объявленная в понедельник, определяются как Большие земные планеты.
Первоначальный источник: НАСА Астробиология
