На расстоянии 4,37 световых лет от Земли Альфа Центавра является ближайшей к нам звездной системой. В течение нескольких поколений ученые и умозрительные мыслители размышляли о том, может ли она иметь планетную систему, подобную нашему Солнцу, и может ли там существовать жизнь. К сожалению, недавние попытки найти внезолнечные планеты в этой звездной системе потерпели неудачу, и потенциальные обнаружения позже, как было показано, являются результатом артефактов в данных.
В ответ на эти неудачные усилия разрабатываются еще несколько амбициозных проектов по поиску экзопланет вокруг Альфы Центавра. К ним относятся космические телескопы с прямым изображением, такие как Project Blue, и межзвездная миссия, известная как Breakthrough Starshot. Но согласно новому исследованию, проведенному исследователями из Йельского университета, существующие данные могут быть использованы для определения вероятности планет в этой системе (и даже какого рода).
Исследование, в котором подробно изложены их результаты, недавно появилось в Астрономический журналпод названием «Обнаруживаемость планеты в системе Альфа Центавра». Исследование было проведено Лили Чжао, аспирантом Йельского университета и научным сотрудником Национального научного фонда (NSF), в соавторстве с Деборой Фишер, Джоном Брюером и Мэттом Жигером из Йельского университета и Барбарой Рохас-Айала из Университета. Андрес Белло в Чили.
Ради их исследования Чжао и ее команда подумали, почему попытки найти планеты в самой близкой к нам звездной системе до сих пор не увенчались успехом. Это удивительно, если учесть, что, по статистике, у Альфы Центавра, скорее всего, будет система, если она есть. Как отметил профессор Фишер в недавнем пресс-релизе Yale News:
«Вселенная говорила нам, что наиболее распространенные типы планет - это маленькие планеты, и наше исследование показывает, что именно они, скорее всего, вращаются вокруг Альфы Центавра A и B… Поскольку Альфа Центавра находится так близко, это наша первая остановка. вне нашей солнечной системы. Почти наверняка будут маленькие каменистые планеты вокруг Альфа Центавра А и В.
Помимо того, что она является профессором астрономии в Йельском университете, Дебора Фишер также является одним из лидеров группы Йельских экзопланет. Будучи экспертом в своей области, Фишер посвятила десятилетия своей жизни исследованию экзопланет и поиску аналогов Земли за пределами нашей Солнечной системы. Благодаря частичному финансированию, предоставленному НАСА и Национальным научным фондом, команда опиралась на существующие данные, собранные некоторыми из самых последних инструментов для поиска экзопланет.
В их число входил ХИРОН, спектрограф, установленный на Системе исследования малых и средних апертур (SMARTS) в Межамериканской обсерватории Серро Телоло (CTIO) в Чили. Этот прибор был создан командой Фишера, и данные, которые он предоставил, были объединены с высокоточным радиально-скоростным поиском планет (HARPS) и ультрафиолетовым и визуальным эшелле-спектрографом (UVES) на очень большом телескопе ESO (VLT).
Используя данные, собранные этими инструментами за десять лет, Чжао и ее коллеги создали систему сетки для системы Альфа Центавра. Вместо того, чтобы искать признаки планет, которые действительно существовали, они использовали данные, чтобы исключить, какие типы планет не могли там существовать. Как Чжао сказал Space Magazine по электронной почте:
«Это исследование было особенным в том смысле, что оно использовало существующие данные системы Альфа Центавра не для того, чтобы найти планеты, но чтобы охарактеризовать, какие планеты не могли существовать. Таким образом, он вернул больше информации о системе в целом и дает руководство для будущих наблюдений этой уникально харизматической системы.
Кроме того, команда проанализировала химический состав звезд в системе Альфа Центавра, чтобы узнать больше о видах материалов, которые будут доступны для формирования планет. Основываясь на различных значениях, полученных в ходе наблюдательных кампаний, проводимых различными телескопами на трех звездах Альфа Центавра (Альфа, Бета и Проксима), они смогли наложить ограничения на то, какие виды планет там могут существовать.
«Мы обнаружили, что существующие данные исключают планеты в обитаемой зоне выше 53 масс Земли для альфа Центавра A, 8,4 масс Земли для альфы Центавра B и 0,47 масс Земли для Проксимы Центавра», - сказал Чжао. «Что касается химического состава, мы обнаружили, что соотношения углерода / кислорода и магния / кремния для альфа-центавриан A и B очень похожи на солнечные».
По сути, результаты их исследования фактически исключали возможность появления газовых гигантов размером с Юпитер в системе Альфа Центавра. Для Альфы Центавра А они также обнаружили, что планеты, которые были меньше 50 масс Земли, могли существовать, в то время как Альфа Центавра В могла иметь планеты меньше 8 масс Земли. Для Проксима Центавра, который, как мы знаем, имеет по крайней мере одну планету, похожую на Землю, они определили, что может быть больше, чем половина массы Земли.
В дополнение к предложению надежды для охотников за экзопланетами, это исследование несет в себе некоторые довольно интересные последствия для обитаемости планеты. По сути, присутствие каменистых планет в системе обнадеживает; но без газовых гигантов может отсутствовать ключевой компонент в обеспечении того, чтобы планеты оставались обитаемыми.
«[Только] могут существовать пригодные для обитания планеты массой Земли вокруг наших ближайших звездных соседей, но также нет газовых гигантов, которые могли бы поставить под угрозу выживание этих потенциально обитаемых каменистых планет», - сказал Чжао. «Кроме того, если эти планеты существуют, они, вероятно, будут иметь составы, аналогичные нашей собственной Земле, учитывая сходство в Альфа-Сене A / B и нашем любимом Солнце».
В настоящее время нет никаких инструментов, которые могли бы подтвердить существование каких-либо экзопланет в Альфа Центавре. Но, как указала Чжао, ее и ее товарищи по команде с оптимизмом смотрят, что будущие опросы будут иметь необходимую чувствительность для этого:
«[T] В его самом месяце был запущен в эксплуатацию несколько приборов следующего поколения, обещающих точность, необходимую для обнаружения этих возможных планет в ближайшем будущем, и этот анализ показал, что оно, безусловно, стоит того, чтобы продолжать искать!»
К ним относятся построенный ESO Echelle SPectrograph для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO), который недавно был установлен в Паранальской обсерватории, и спектрометр EXTreme PREcision (EXPRES), построенный в Йельском университете. Этот последний инструмент в настоящее время проводит серию наблюдений в обсерватории Лоуэлл в Аризоне, в которой участвует Чжао.
«Эти приборы обещают точность до 10-30 см / с и должны быть способны обнаруживать гораздо более мелкие и более отдаленные планеты, такие как обитаемые планеты вокруг звезд Центавра», - сказал Чжао. «Поле зрения этих двух приборов несколько отличается (ESPRESSO имеет южное полушарие, где находится Alpha Centauri, а EXPRES охватывает северное полушарие, например, где находятся Kepler и многие из полей K2)».
Имея в своем распоряжении новые инструменты и методы, подобные той, что разработала Чжао и ее команда, ближайшая к Земле звездная система обязательно станет настоящей сокровищницей для астрономов и охотников за экзопланетами в ближайшие годы. И все, что мы там найдем, несомненно, станет целью для прямых исследований таких групп, как Project Blue и Breakthrough Starshot. Если ET проживает по соседству, мы обязательно услышим об этом в ближайшее время!
