Visai neseniai pakomentavome „Proxima b“, planetos, kuri tapo vyšnia ant egzoplanetinio pyrago, atradimą. 2017 m. Vasario 22 d. Su fanfaromis buvo paskelbta apie trijų planetų atradimą vienu metu kito raudonojo nykštuko - TRAPPIST-1 - gyvenamojoje zonoje. Ši sistema yra beveik dešimt kartų tolimesnė už „Proxima Centauri“, tačiau yra bent dvi aplinkybės, dėl kurių radinys yra antroji vyšnia ant torto per pastaruosius kelis mėnesius. Tai:
- gyvenamojoje zonoje yra trys planetos vienu metu, tai padidina tikimybę, kad bent viena iš jų yra tinkama gyvenimui;
- šios planetos, priešingai nei „Proxima b“, yra pereinamosios, tai yra, jos praeina išilgai žvaigždės disko žemiškam stebėtojui, o tai labai palengvina jų atmosferos stebėjimą.
Keletas žodžių apie sensacijos istoriją. Sistemą 2015 metais atrado mažasis belgų teleskopas TRAPPIST. Pavadinimas - „Transiting Planets“ir „Planetesimals Small Telescope South“- pritaikytas Belgijos alaus prekės ženklui. Teleskopas yra Čilėje, Europos pietų observatorijos La Silla observatorijoje.
Su jo pagalba šalia šalto raudonojo nykštuko 2MASS J23062928-0502285 [1] buvo atrastos trys tranzitinės planetos, kurios gavo antrą, labiau žmogišką pavadinimą TRAPPIST-1 - tai buvo pirmoji planetinė sistema, atrasta šiuo teleskopu. Tada sistemą stebėjo Europos VLT (labai didelis teleskopas) teleskopas ir galiausiai, dėka NASA Spitzer infraraudonųjų spindulių kosminio teleskopo duomenų, sistema buvo „išpainiota“ir nustatyta, kad yra septynios planetos. Tiesą sakant, paskutinis žingsnis buvo NASA spaudos konferencija vasario 22 d.
Paveikslėlis: 1. Šviesos TRAPPIST-1 žvaigždės kreivė per 20 dienų kosminio teleskopo „Spitzer“seansą. Žalieji taškai - stebėjimai antžeminiais teleskopais. Vertikalus - žvaigždės ryškumas šiuo metu, palyginti su vidutiniu ryškumu. Deimantai žymi konkrečių planetų tranzitus. Taškų išmetimas į viršų greičiausiai yra žvaigždžių žybsniai. H planetos tranzitas yra tik vienas. Jo laikotarpis ir orbitos spindulys apskaičiuojami pagal vieno tranzito trukmę (žr. 2 pav.)
Paveikslėlis: 2. Šviesos žvaigždės kreivės tranzituose kiekvienoje iš septynių planetų
Reklaminis vaizdo įrašas:
Gyvenama zona apima planetas e, f, g, nors iš pirmo žvilgsnio d planeta yra tinkamesnė šildymo intensyvumui nei g. Tam reikia gana sudėtingos diskusijos su galimo šiltnamio efekto įvertinimais, įskaitant daug neaiškumų. Žinoma, gyvenamosios zonos samprata yra labai savavališka.
Kad ir kaip apibrėžtume gyvenamąją zoną, kyla rimtų problemų dėl kiekvieno šios planetos realaus tinkamumo gyventi. Tos pačios problemos kaip ir „Proxima“b. Jie siejami su raudonųjų nykštukų prigimtimi.
1. Tai žvaigždės, turinčios labai smurtinį magnetinį aktyvumą. Jie turi storą konvekcinį sluoksnį. Skirtingai nuo Saulės, kur šiluma lauke perduodama daugiausia difuzijos būdu, ten vyrauja konvekcija. Saulė taip pat turi konvekciją, todėl atsiranda dėmės, žybsniai, iškilumai, o Žemėje - magnetinės audros ir aurorai. Ten visi šie reiškiniai yra daug intensyvesni.
2. Šių žvaigždžių šviesumas jų biografijos pradžioje labai keičiasi. Pirmus milijonus metų jie šviečia dešimtimis ar net šimtus kartų ryškiau nei esant pastoviai būsenai.
3. Gyvenamoji raudonųjų nykštukų zona yra taip arti žvaigždės, kad planetos patenka į potvynio uždarymą: arba jos visada yra nukreiptos į žvaigždę viena puse, arba jų diena yra ilgesnė nei jų metai (sistemai TRAPPIST-1 pirmas variantas yra labiau tikėtinas).
Ką daryti, gamta antrą kartą per mažiau nei metus paslydo būtent tokias nelabai skatinančias planetų sistemas. Tai nenuostabu - juos daug lengviau rasti spektrometriniu metodu (tokiu būdu neįmanoma aptikti Žemės šalia Saulės), jie greičiausiai pasirodo pereinamieji, o tranzitai yra kontrastingesni, galiausiai, raudonųjų nykštukų yra daugiau nei geltonų ir oranžinių.
Paveikslėlis: 3. Vienu metu vykstantis trijų planetų tranzitas. Šviesos kreivė, užfiksuota 2015 m. Gruodžio 11 d. Naudojant Europos teleskopą VLT
Taigi, rasti duomenys apie TRAPPIST-1 sistemą (klaidų nepateikiame).
| Planeta | Orbitos spindulys | Laikotarpis | Planetos spindulys | Šildymo intensyvumas (žemės vienetais) |
| b | AU 0,011 | 1,51 dienos | 1,09 Re | 4.25 |
| c | 0,015 | 2.42 | 1.06 | 2.27 |
| d | 0.021 | 4.05 | 0,77 | 1.14 |
| e | 0,028 | 6.10 | 0,92 | 0.66 |
| f | 0,037 | 9.21 | 1.04 | 0,38 |
| g | 0,045 | 12.35 val | 1.13 | 0,26 |
| h | 0,063 | ~ 20 | 0,75 | 0,13 |
Žvaigždė. Masė - 0,08 saulės, spindulys -0,117 saulės, skaistis - 0,5103 saulės, temperatūra 2550K
Buvo galima apytiksliai įvertinti planetų mases - dėl jų sąveikos tranzitai yra šiek tiek pasislinkę laike. Klaidos nustatant masę yra didelės, tačiau jau galime daryti išvadą, kad planetų tankis atitinka uolienų užpildymą.
Žinoma, artimiausioje ateityje bus randamos į žemę panašios planetos šalia į saulę panašių žvaigždžių. Tiesą sakant, kelios tokios planetos jau buvo rastos Keplerio duomenyse, tik jos yra labai toli. Pakanka danguje stebėti kelis šimtus ryškių žvaigždžių (tai planuojama per ateinančius metus), ir tokios planetos bus atrastos per šimtą šviesmečių (o jei pasiseks, dar arčiau).
Tiesą sakant, patogios planetos šalia patogių žvaigždžių yra per 15–20 šviesmečių (tai išplaukia iš Keplerio gautos statistikos), tačiau norint jas atrasti, reikalingi kosmoso interferometrai, kurie netrukus pasirodys (žr. [2]).
Viltis, kad bent viena iš planetų yra tinkama gyvenimui, išlieka. Iš pradžių jie galėjo turėti daug vandens - jie negalėjo susidaryti ten, kur yra dabar, ir turėjo migruoti į žvaigždę iš protoplanetinio disko periferijos - dėl sniego linijos, kur yra daug ledo kūnų. Tiesa, jie migravo dar eroje, kai žvaigždė buvo daug ryškesnė. Tačiau atlikti „Proxima b“skaičiavimai rodo, kad planetų hidrosferos gali išgyventi karštą dešimčių milijonų metų karštį.
Potvynių atoslūgis nėra mirtinas, jei planetoje yra tiršta atmosfera ir pasaulinis vandenynas - tada šilumos perdavimas sugeba išlyginti temperatūros skirtumą tarp dienos ir nakties pusrutulių.
Rimtesnė problema yra atmosferos išpūtimas žvaigždžių vėjo ir stiprios spinduliuotės. Spaudos konferencijoje buvo pasakyta, kad žvaigždė dabar rami. Tai pasakytina, jei turime omenyje šiluminę spinduliuotę, bet ne rentgeno spindulius: TRAPPIST-1 - tiesiogiai matuojamas XMM kosminės observatorijos - skleidžia maždaug tiek pat rentgeno spindulių, kaip ir Saulė. Kadangi planetos yra dešimt kartų arčiau žvaigždės nei Žemė prie Saulės, jų rentgeno spinduliuotė yra trimis dydžiais didesnė nei Žemės.
Rentgenas nekelia tiesioginės grėsmės gyvybei - jį sugeria atmosfera. Problema yra planetos dehidracija: rentgeno spinduliai ir stipri ultravioletinė šviesa skaido vandens molekules - vandenilis lengvai išgaruoja, deguonis jungiasi. Dar blogiau, kad yra intensyvus rentgenas, todėl turi būti stiprus žvaigždžių vėjas - jis pašalina išorinius atmosferos sluoksnius. Vienintelis išgelbėjimas šiuo atveju yra planetos magnetinis laukas. Ar šios planetos turi pakankamai stiprų lauką, klausimas. Gal yra.
Taigi lieka viltis, kad kai kurios sistemos TRAPPIST-1 planetos yra tinkamos gyvenimui. Ar šią viltį galima patvirtinti ar paneigti? Tai įmanoma ir daug lengviau nei „Proxima b“atveju, kai reikia stebėti arba atspindėtą, arba pačios planetos šiluminę spinduliuotę.
Labai sunku jį atskirti nuo žvaigždės spinduliuotės. Čia galima palyginti planetų atmosferą šviesoje, o tai yra nepalyginamai lengviau.
„Proxima b“atveju naujasis Jameso Webbo kosminis teleskopas kažką parodyti galės tik kraštutiniu atveju: vienas pusrutulis yra karštas, kitas - užšalęs. TRAPPIST-1 atveju realu pamatyti absorbcijos linijas planetų atmosferose. Arba uždėkite tam tikrus apribojimus. Vienas iš tokių apribojimų jau nustatytas: vidinėse planetose nėra storos vandenilio atmosferos.
Paveikslėlis: 4. TRAPPIST-1 sistemos orbitų schema. Gyvenamoji zona pažymėta pilka spalva. Punktyriniai apskritimai - ji interpretuojama šiek tiek kitaip
Ar yra teorinė galimybė, kad Jamesas Webbas atras gyvenimą vienoje iš šių planetų? Iškalbingiausias gyvenimo žymuo yra deguonis. Jis yra visiškai aptinkamas kaip ozonas ir kaip O2. Kitas dalykas yra tai, kad tam tikras deguonies kiekis gali susidaryti, pavyzdžiui, dėl vandens molekulių disociacijos kieta žvaigždės spinduliuote. Įvertinti, kiek deguonies yra patikimas žymeklis, nėra lengva. Būtina žinoti disociacijos greitį ir deguonies prisijungimo greitį - yra daug neaiškumų. Bet jei deguonies yra tiek pat, kiek Žemėje, nėra kur eiti: tai suteikti gali tik gyvenimas. Jei deguonies yra nedaug, tai nereiškia, kad nėra gyvybės: pirmuosius milijardus gyvenimo metų Žemėje buvo mažai deguonies.
Baigdamas norėčiau išreikšti apgailestavimą, kad Rusija aplenkė egzoplanetų tyrimą. Yra asmenų ir individualių darbų, bet nieko daugiau. Tačiau šiai sričiai nereikia milžiniškų įrenginių - greičiau pilkoji medžiaga ir atkaklumas, nei mūsų mokslas visada galėjo pasigirti. Tam tikros vilties teikia Rusijos projektas „Millimetron“- kriogeninis kosminis teleskopas su 10 metrų veidrodžiu: projekte vienas iš pirmųjų taškų yra egzoplanetų tyrimas. Tačiau tai yra atskiro leidinio tema.
Borisas Sternas, astrofizikas, dr. fizinis -mat. mokslai, vadovaujami. mokslinis. sotr. Branduolinių tyrimų institutas RAS (Troitskas)