Большинство "землеподобных и потенциально обитаемых планет" лишили этого статуса

Новые данные заставили астрономов испытать разочарование космического масштаба: большая часть открытых телескопом Kepler планет, которые считались похожими на Землю и находящимися в зоне обитаемости, оказались совсем не такими гостеприимными. Но совсем уж отчаиваться рано, ведь подтверждается главный вывод: такие миры широко распространены в Галактике.

Напомним, что на данный момент подтверждено существование более 3800 планет, расположенных за пределами Солнечной системы. Из них более 2600 открыты орбитальным телескопом "Кеплер", запущенным в 2009 году и на сегодняшний день исчерпавшим запасы топлива и прекратившим работу.

Разумеется, как астрономов, так и широкую публику больше всего интересуют потенциально обитаемые миры. Есть два ключевых условия, заставляющих взглянуть на планету с интересом.

Во-первых, она должна быть близка к Земле по размерам. Дело в том, что габариты планеты тесно связаны с её химическим составом. Тела существенно крупнее земного шара не могут быть скалистыми: они состоят либо из жидкости, либо из газа (впрочем, первый вариант иногда не исключает наличия жизни).

Во-вторых, жизнь, какой мы её знаем, нуждается в жидкой воде. Это значит, что на планете не должно быть ни слишком жарко, ни слишком холодно для существования океанов. А температура планеты в первую очередь определяется расстоянием до звезды. Зона вокруг светила, в которой потенциально можно искупаться в волнах прибоя, потому и называется зоной обитаемости.

Всего по наблюдениям "Кеплера" в зоне обитаемости было обнаружено 30 землеподобных планет. Это чуть больше одного процента от общего числа найденных им миров, что, казалось бы, довольно мало. Однако нужно учитывать ограничения инструмента.

Во-первых, "Кеплер" наблюдает планету, когда она проходит по диску звезды (это называется транзитом) и частично затмевает собой её блеск. То есть миры, которые в своём пути по орбите не пересекают линию "звезда–наблюдатель", для этого телескопа фактически невидимы.

Во-вторых, небольшие тела труднее обнаружить, чем большие. Поэтому естественно, что "земель" найдено меньше, чем "юпитеров".

В-третьих, уже для светил класса Солнца, не говоря о звёздах большей светимости, зона обитаемости располагается достаточно далеко от них самих. Это значит, что лежащие в ней планеты обращаются вокруг своего светила довольно медленно (чем больше радиус орбиты, тем дольше планета обегает по ней звезду, а значит, тем реже происходят транзиты). Вспомним, что Земля совершает один оборот за год. Между тем, чтобы уверенно говорить о наличии планеты, нужно хотя бы дважды наблюдать, как она прошла по диску звезды. А для открытия небольших миров может понадобиться гораздо больше оборотов, чтобы накопить статистику и выделить периодические "затмения" из небольших хаотических изменений яркости, присущих самому светилу. Между тем телескоп начал наблюдения лишь в 2009 году.

Сделав поправки на всё вышеперечисленное, специалисты пришли к волнующему выводу: 20–50% звёзд в Галактике должны иметь землеподобные миры в зоне обитаемости!

Однако с этими данными не всё так просто.

Конкретное расположение зоны обитаемости зависит от светимости звезды. У маленьких и холодных красных карликов она расположена очень близко, у огромных и горячих голубых гигантов – гораздо дальше. Поэтому для ответа на вопрос, находится ли конкретная планета "там, где надо", очень важно знать светимость её "родителя".

Но светимость не так просто измерить. Понятно, что видимая с Земли яркость зависит не только от светимости как таковой, но и от дистанции до звезды: лампочка под потолком для нас ярче Сириуса в небе. Поэтому вопрос о светимости – это в первую очередь вопрос о расстоянии от наблюдателя до объекта.

С 2013 года на орбите работает космический телескоп Gaia, специально предназначенный для измерения дистанции до звёзд. Во втором релизе данных, опубликованном в апреле 2018 года, содержится весьма точная информация о расстоянии до 130 миллионов звёзд. Есть среди них и светила, которые, как считалось, потенциально могут быть чьим-то солнцем.

Новые и более точные данные о расстояниях позволили уточнить, в том числе, светимость этих звёзд. Здесь-то астрономов и поджидал неприятный сюрприз.

Выяснилось, что поток излучения от многих светил был недооценён. Это значит, что их зона обитаемости расположена дальше, чем предполагалось. Таким образом, некоторые ранее открытые планеты оказались исключены из неё.

Но на этом неприятные новости не закончились. Если светимость звезды больше, чем полагали астрономы, это может означать две вещи: светило либо горячее "положенного", либо больше, чем казалось.

Температуру звезды можно с большой точностью определить по её спектру, а вот радиус обычно остаётся "за кадром" (напрямую измерить размер светила – чрезвычайно сложная задача, и это сделано лишь для нескольких светил).

Поэтому "повысившаяся" светимость звезды обычно означает, что нужно пересмотреть её размер. Но тогда и планета больше, чем считалось ранее. Ведь радиус экзопланеты вычисляется по наблюдениям её транзита, исходя из известного диаметра светила.

Получается, что некоторые из открытых "Кеплером" "суперземель" на самом деле представляют собой более крупные тела, например, мининептуны. А такие экзопланеты, как уже упоминалось, негостеприимны для жизни, какой мы её знаем.

Астрономы пока не готовы сказать точно, сколько именно найденных телескопом миров сохранили статус земплеподобного мира в зоне обитаемости. По оптимистичным оценкам, их 12, по самым пессимистичным – всего два.

Однако это не отменяет главного вывода: такие планеты в Галактике встречаются достаточно часто. Даже если они есть не у каждой пятой, а скажем, у каждой сотой звезды, это означает, что в Млечном Пути их миллиарды. И на какой-нибудь из них наши братья по разуму вполне могут точно так же заниматься подсчётами обитаемых миров.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о недавно запущенном преемнике "Кеплера", который, как ожидается, откроет не менее 20 тысяч экзопланет.