Що таке тренди проксиму 6. Вчені знайшли "двійник" землі у найближчої до нас зірки, проксими центавра
Можливо, ми знайшли другу землю?
У найближчої до Сонця зірки виявлено планету, можливо, придатну для життя; уява вже малює на ній щільну атмосферу та океани.
Знайдена планета, що отримала назву Proxima b, має майже кругову орбіту, від зірки її відокремлює приблизно 7,6 мільйона кілометрів (0,05 астрономічної одиниці, тобто середньої відстані Землі від Сонця). Рік у цьому світі триває всього 11 днів, маса планети перевищує земну в 1,3 рази, а середня температура поверхні близька до нуля градусів Цельсія - це лише на десять градусів нижче, ніж у Землі, і на кілька десятків градусів вище, ніж у Марса .
За космічними мірками Проксима Центавра зовсім поруч - всього 4,24 світлового року.
Завадити появі цього раю може сама батьківська зірка Проксима Центавра, для якої характерні сильні ультрафіолетові та рентгенівські спалахи. Про це розповідається в дослідженні, опублікованому в журналі Nature.
Комп'ютерне моделювання давно підказувало астрономам, що наша сусідка має як мінімум одну планету, та й переважно екзопланети знаходять саме в червоних карликів.
Відкриття Проксима ббуло скоєно за допомогою спостереження доплерівського усунення спектра зірки, зумовленого гравітаційним впливом планети. Робота виконана на двох наукових інструментах Європейської південної обсерваторії - HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) та UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph).
Незважаючи на, здавалося б, катастрофічну близькість до світила, цей світ може бути дуже непоганим з погляду підтримки життя, адже холодні зірки.
Температура поверхні Проксима Центавра більш ніж у два рази (майже на три тисячі кельвінів), маса – у десять разів, а світність – на чотири порядки менша, ніж у Сонця.
І щоб вода на поверхні планети не замерзла, вона повинна бути наближена до своєї зірки набагато більше, ніж Земля до Сонця.
У Сонячній системі у подібній зоні розташовані Венера, Земля та Марс, а інтервал відстаней для системи Проксиму Центавра становить від 0,04 до 0,08 астрономічної одиниці. Здавалося б, все говорить на користь виникнення життя, але є один неприємний момент, який може перекреслити всі переваги.
Відмінна риса червоних карликів – висока активність. Спалахи в рентгенівському діапазоні, що періодично відбуваються на Проксимі Центавра, сильніші за найінтенсивніший спалах на Сонці приблизно в 400 разів. Як таке випромінювання позначиться на виникненні та підтримці життя невідомо. Можливо, такий суперспалах зможе породити ланцюг хімічних реакцій з утворенням молекул органічних речовин, але, з іншого боку, він здатний «зірвати» з планети атмосферу. Володі планета Proxima bЯк і Земля, власним магнітним полем, згубна дія радіації була б зменшена, але віддалена його наявність не виявити.
В результаті найпотужніших спалахів на Сонці в навколишній простір за кілька хвилин йде до трильйона мегатонн у тротиловому еквіваленті. Це приблизно п'ята частина енергії, яку випромінює Сонце за одну секунду, і вся енергія, яку виробить людина за мільйон років (за умови її виробництва сучасними темпами). Суперспалахи відбуваються, як правило, на великих зірках спектральних класів F8-G8 - масивних аналогів Сонця (що відноситься до класу G2). Ці світила зазвичай не швидко обертаються навколо своєї осі і можуть бути у складі тісної подвійної системи. Потужність суперспалахів перевищує типові сонячні спалахи в десятки тисяч разів, проте вчені не виключають можливість такого катаклізму і на Сонці.
Крім цього, планета Проксима бчерез свою близькість до зірки завжди повернута до неї однією стороною, тобто перебуває у стані приливного захоплення, як Місяць по відношенню до Землі. Це означає, що половина планети постійно нагріта, іншу завжди холодна. Моделювання показало, що це стане непереборною перешкодою існування життя за умови наявності щільної атмосфери. Постійні конвективні потоки забезпечать теплообмін між половинами планети і в прикордонній смузі може встановитися комфортна температура.
Найімовірніше, така велика планета утворилася у віддалених районах системи і згодом перемістилася в нинішнє становище. Дивлячись на Сонячну систему, можна стверджувати, що це небесне тіло містить велику кількість води.
Проксима Центавра, ймовірно, є частиною потрійної зіркової системи, до якої належить також подвійна зірка альфа Центавра, зірки у ній поділяє лише 23 астрономічні одиниці. Період обігу червоного карлика навколо двох сонцеподібних зірок становить понад 500 тисяч років.
Політ до Альфа Центавра
Астрофізиком Філіпом Любіним (Каліфорнійський університет у Санта-Барбарі) запропоновано направити до найближчої зірки групу маленьких автоматичних станцій з . Система лазерів на орбіті Землі розжене їх до навколосвітньої швидкості. Аналогічна ідея запропонована російським бізнесменом Юрієм Мільнером та британським фізиком-теоретиком Стівеном Хокінгом.
До планів обох місій входить лише проліт крізь систему, адже загальмувати буде неможливо.
Труднощі у реалізації проекту пов'язані з його технічною складовою та ціною. Для реалізації проекту Любіна потрібно розгорнути на орбіті Землі угруповання, що в сто разів за масою перевищує МКС. Мініатюрному зонду знадобиться 15 років, щоб досягти Альфа Центавра та надіслати назад кілька фотографій, але ціна питання – десятки трильйонів доларів.
Сучасному космічному кораблю це вдалося зробити набагато дешевше, але це знадобилося б 70 тисяч років.
Ідею Любіна підтримав конгресмен Джон Калберсон, який закликав НАСА розпочати роботу над автоматичною місією до альфи Центавра вже у 2017 році. Стартувати станція, за планами республіканця, має у 2069 році – до сторіччя висадки астронавтів на Місяць. Команда Мільнера-Хокінга також не залишилася осторонь. На заході, присвяченому відкриттю Proxima b, було заявлено, що російський бізнесмен запланував відправку до материнського світила та планети зондів вже у 2030 роках. Досягти мети апарати мають за 20 років. Перші знімки найближчої екзопланетної системи на Землі побачать 2055 року.
Ідеї вчених та політиків більшість їхніх колег сприйняли зі скепсисом, і на першому плані залишається віддалене дослідження Proxima b. Проблеми при спостереженні із Землі та з ближнього космосу можуть виникнути через малу світність та скромні розміри Проксіми Центавру.
Близькість відкритого світу до Сонця робить із нього головний об'єкт для майбутніх досліджень. Крім того, ймовірно, на орбіті Проксіми Центавра є суперземля, розташована за межами зони, що підходить для життя. Період її обігу навколо зірки становить від 100 до 400 діб.
Минулого тижня, можливо, відбулося найважливіше відкриття екзопланети, яке колись робили астрономи. Вчені з проекту Pale Red Dot оголосили, що вони знайшли планету, яка потенційно схожа на нашу Землю, і розташована вона в системі найближчої зірки до нашого Сонця - Проксими Центавра. В астрономічних розмірах - це за два кроки від нас.
Відкриття планети, названої Проксима Б, зі зрозумілих причин привело науковий світ в екстаз, і багато хто говорить про те, що цей світ розташований досить близько, щоб докладно його вивчити і, можливо, навіть відвідати.
Але що ми знаємо про цей світ сьогодні, чи можна там жити і коли ми зможемо його відвідати? Давайте знайдемо відповіді на найцікавіші питання про Проксім Б.
Чи дійсно ця екзопланета існує?
Прямих доказів немає, але це ймовірно. Планету було виявлено шляхом вимірювання коливань у Проксимі Центавра, викликаних орбітою планети. Цей процес відомий як доплерівська спектроскопія. Хоча вчені, які зробили це відкриття, практично впевнені, що планета існує, є невеликий шанс, що це не так. Взяти, наприклад, Альфу Центавра Бб - передбачувану екзопланету навколо зірки Альфа Центавра Б. Пізніше з'ясувалося, що це помилкове відкриття. Проте цього разу вчені кажуть, що вони перевірили дедалі ретельніше. Таким чином, Проксима Б, ймовірно, таки існує.
Чи є вона придатною для життя?
Цього ми не знаємо, напевно. Все, що ми зараз знаємо про планету, - вона має масу, яка, принаймні, в 1,3 рази більша, ніж маса Землі (але не більше, ніж у 3 рази). Також планета, ймовірно, кам'яниста і обертається навколо своєї зірки на відстані 5% від того, як Земля віддалена від Сонця. Навколо такої зірки, як наша, цей світ був би непридатним для існування.
Однак батьківська зірка Проксіми Б набагато менша. Це червоний карлик, який випромінює менше світла, ніж наше сонце, тому планета, що живе, може існувати ближче. Справді, Проксима Б вважається заселеною у зоні своєї зірки, у ньому може існувати рідка вода. Проте на такій незначній відстані від зірки можливі сплески рентгенівського проміння, що може ускладнити ситуацію.
Чи може існувати на планеті життя?
Це залежить від цілого ряду речей. По-перше, ми маємо знати, яку атмосферу має ця планета, якщо вона є. Орбіту своєї зірки вона проходить за 11,2 земної доби, і на такій відстані вона майже напевно заблокована. Це означає, що одна з її сторін постійно розгорнута до зірки і знаходиться під впливом тепла, у той час як на іншій – постійна холодна ніч. Тим не менш, товстий шар атмосфери, якщо він існує, може проводити тепло по всій планеті.
Ми також не знаємо точних розмірів планети, а це дало б відповідь на багато питань. Також червоні карлики випускають менше світла, ніж наше сонце, а це означає – дають менше енергії для життя. Тобто, якщо життя там дійсно існує, воно може бути у формі мікроорганізмів, а не чогось більшого, як на нашій планеті.
Як ми можемо дізнатися більше про планету?
Для цього необхідно використовувати потужніші телескопи. Майбутні проекти, такі як Європейський телескоп або космічний телескоп Джеймса Вебба, можуть потенційно дати нам кращі уявлення про цей світ. Можливо навіть ми отримаємо безпосереднє зображення цього об'єкта.
Більш детальне вивчення планети, наприклад, вимір її атмосфери, багато в чому залежатиме від того, чи проходить небесне тіло навколо своєї зірки з нашого боку, чи ні. Поки що ми не знаємо, як розташована орбіта цієї екзопланети, і чи проходить вона перед своєю зіркою щодо нас. Якщо це так, ми зможемо виміряти світло від зірки, що проходить через атмосферу, щоб визначити склад її атмосфери, а також побачити ознаки життя на поверхні. В іншому випадку все буде набагато складніше.
Чи зможемо ми колись її відвідати?
Перебуваючи на відстані 4,2 світлових років, Проксима Б є найближчою екзопланетою з будь-коли виявлених. Ця відстань 40 трильйонів кілометрів, і вона, як і раніше, дуже далека. Наш космічний апарат «Вояджер-1» зміг облетіти нікчемні 20 мільярдів кілометрів за 40 років. Таким чином, враховуючи потужність сучасних пристроїв, нам знадобилися сотні тисяч років, щоб долетіти туди.
Поверхня Проксіми Центавра b у виставі художника
Комп'ютерне моделювання показало, що умови на Проксимі Центавра b можуть бути придатні для життя, якщо планета має атмосферу за щільністю схожу із земною. У такому разі газова оболонка екзопланети зможе захистити її мешканців від згубного впливу випромінювання центральної зірки. Статтю опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.
Планета Проксима Центавра b астрономами цього року і одразу викликала великий інтерес з боку наукової спільноти. Це не дивно: по-перше, вона обертається навколо найближчої до Землі зірки - Проксіми Центавра, а по-друге, знаходиться в зоні, що потенційно живе, тобто там, де може існувати рідка вода. Однак спостережних даних, які б дозволили достовірно судити про те, чи може на Проксимі b існувати життя, поки що недостатньо. Фактично, все, що відомо вченим, – це період обертання планети (11,2 земної доби), приблизна маса (1,2 маси Землі) та віддаленість від світила (0,05 астрономічних одиниць). Проте, виходячи з цієї інформації, а також із відомостей про Проксим Центавра, можна будувати моделі, нехай і ґрунтуючись на різних припущеннях.
Так, розрахунки показують, що на поверхню планети падатиме велика кількість екстремального ультрафіолетового та рентгенівського випромінювання. За оцінками дослідників, Проксима b повинна отримувати щонайменше у 250 разів більше рентгенівського випромінювання, ніж Земля. Це накладає певні обмеження на можливість існування життя на планеті, оскільки рентгенівські промені є іонізуючими, тобто шкідливими для живих організмів. Так, смертельна доза радіації для людини складає 5 до 10 зіверт, для золотої рибки - 100 зіверт, 100-1000 зіверт для комах, 10 000 зіверт для вірусів і 10 000 - 100 000 зіверт для бактерії Deinococcus radiodurans.
Проте автор нової роботи, Димитра Атрі (Dimitra Atri), вважає, що життя на Проксімі b зможе існувати, навіть якщо на Проксимі Центавра відбуватимуться спалахи та викиди корональної маси, що супроводжуються сплесками протонів високих енергій. Такого висновку він дійшов, оцінивши ймовірний розмір зоряних спалахів (на основі зареєстрованих сонячних спалахів), можливу щільність атмосфери планети та напруженість магнітного поля.
Доза радіації, яка потрапить на Проксиму b в результаті спалаху на Проксимі Центавра, якщо атмосфера матиме «стовпцеву щільність» 100 (суцільна лінія), 300 (точковий пунктир), 700 (короткі штрихи) та 1000 (довгі штрихи) квадрат. Горизонтальною лінією показано усереднену добову дозу радіації від природного радіаційного фону на Землі.
Розрахунки астрофізика показали, що якщо планета матиме газову оболонку за щільністю, що не поступається земній («стовпцева щільність» близько 1000 грамів на сантиметр у квадраті) і таке ж, як у Землі, магнітне поле, то організми на її поверхні зможуть пережити більшість спалахів на Проксіме Центавра. За оцінками дослідника, біосфері планети навряд чи зашкодять навіть потужні спалахи з енергією понад 1×10 35 ерг (великі спалахи на Сонці мають енергію близько 1×10 32 ерг). Якщо атмосфера буде менш щільною («стовпцева щільність» 700 грам на сантиметр у квадраті), викиди частинок з високими енергіями стануть загрозою для деяких видів, наприклад людини. У гіршому випадку, якщо у Проксіми b майже не виявиться магнітного поля, спалахи «здують» з неї атмосферу і тоді все життя, подібне до земного, загине.
Проте, автор роботи підкреслює, що з оцінці життєпридатності планети необхідно враховувати як одноразовий, а й накопичувальний ефект, створюваний сплесками протонів високих енергій. На червоних карликах спектрального класу М (до яких належить Проксима Центавра) спалахи з потужністю 1034-1035 ерг відбуваються приблизно раз на десятиліття, а з потужністю 1032 - кожні п'ять днів. На поверхню планети з атмосферою і напруженістю магнітного поля, як у Землі, все одно потраплятиме порівняно невелика доза радіації (близько 0,01 зіверт), але при відхиленнях - наприклад, при більш тонкій атмосфері - вони вже шкодитимуть живим організмам (наприклад, для людини шкідливою вважається доза радіації від 50 мілізівертів).
Нещодавно астрофізики спробували розрахувати можливий склад та будову Проксіми b. За їхніми оцінками, на поверхні планети існуватиме океан, проте ці розрахунки дуже приблизні. Моделі інших дослідників показують, що у тьмяних зірок можуть формуватися землеподібні планети, і вчені також допускають на них існування океанів.
Христина Уласович
Схожу на планету Землю на орбіті найближчої до нас зірки, Проксима Центавра. Планета називається Проксима b (назва екзопланет складаються з назви їхньої зірки та унікального літерного номера), її розміри приблизно відповідають розмірам Землі, а орбіта дозволяє припустити, що на планеті є рідка вода. Багато вчених були схвильовані перспективою існування потенційно придатної для життя планети, що не так далеко від нашої, і навіть виношували плани відправити туди дослідницький зонд. Однак більш пильний погляд показав, що прогнози астрономів можуть бути надмірно оптимістичними, і колонізації Проксима b не підходить.
Зону будь-якої зірки можна коротко описати як область, в якій температурні та інші кліматичні умови дозволяють воді існувати в рідкому стані. Якщо планета надто близько до зірки, як Венера, то вона перегрівається. Якщо занадто далеко, то заледеніє, як це сталося з Марсом. Проксима b розташована прямо в середині зони своєї зірки, а тому і стала головним кандидатом на наявність потенційного життя або придатних для людини умов.
Але рідка вода, зрозуміло, далеко не єдиний інгредієнт, необхідний для життя, а тому «населеність» зони може бути під питанням. Команда вчених НАСА уважно досліджувала аналогічні планети, що обертаються навколо маленьких червоних карликових зірок і виявила, що інтенсивні зоряні спалахи та викиди корональної маси можуть зменшити, а то й зовсім усунути зону.
Довгий час астрономи вважали, що така сонячна активність є винятковою прерогативою великих зірок, проте Проксима Центавра кілька місяців тому дала зрозуміти, що викиди гарячої плазми на ній зовсім не рідкість. Оскільки сама зірка набагато менша за Сонце, населена зона на ній ще ближче, а тому викиди плазми є прямою загрозою для будь-якого життя на планеті. Якщо на Проксиміі b немає сильного магнітного поля, то інтенсивні сонячні спалахи і плазмові бурі зруйнують більшу частину атмосфери. Це означає, що водень, кисень і азот просто випаруються в космос, що зробить збереження води та наявність білкового життя на ній практично неможливим.
Важливо відзначити, що сила сонячних бур залежить від віку зірки. Зірки особливо агресивні за молодістю, але з віком стають розсудливими і рідше викидають із себе плазму. Якщо планет сформувалася на пізньому етапі життя зірки, вона, швидше за все, у відносній безпеці. Однак якщо вона виникла, коли зірка була ще молодою, то атмосфера, якщо вона і була, мабуть, уже давно розвіялася.
Для людства це не найрадісніші звістки. Як відомо, Проксима Центавра ще молода, а це означає, що найближчі до неї планети постійно бомбардуються сонячною речовиною та випромінюванням. Вчені НАСА дійшли висновку, що якщо на Проксима b і залишилася атмосфера, вона зникне досить швидко, а тому малоймовірно, що планета зможе підтримувати білкове життя.
У червоного карлика Проксима Центавра, що відноситься до зоряної системи Альфа Центавра і знаходиться на відстані 4,25 світлових років від нас, виявлена планета Проксима Центавра b, причому на ній можуть існувати рідка вода та інші умови підтримки життя. З 3,5 тисяч екзопланет, які були відкриті поза Сонячною системою з 1995 року, вона є найближчою до Землі.
Її маса близька до земної, тоді як її рік у десятки разів коротший. Незважаючи на те, що від зірки її відокремлює лише кілька мільйонів кілометрів, вона потенційно придатна для життя. Про відкриття повідомлялося на прес-конференції Європейської південної обсерваторії у серпні 2016 року у Німеччині.
Планету було виявлено методом променевих швидкостей за допомогою спектрографа HARPS Європейської південної обсерваторії. Велике тіло, звертаючись навколо зірки, хіба що розгойдує її своєю гравітацією - світило то трохи прискорюється убік земного спостерігача, то, навпаки, віддаляється від нього. При цьому в випромінюванні зірки, що доходить до астрономів, спостерігається доплерівське зміщення спектра, різне для моментів наближення і видалення. Визначаючи період таких коливань зірки, астрономи дізнаються про періодичність обертання і мінімальну масу тіла, що впливає на неї своєю гравітацією.
Для планети Проксима Центавра b період обертання навколо зірки (рік) дорівнює 11,2 діб, а мінімальна маса – 1,3 земних. Рік о 11,2 доби означає, що планета знаходиться ближче до центру зони проживання. Це можливо тому, що Проксима Центавра – червоний карлик, світність якого у 60 разів менша за сонячну. Тому потенційно мешкають там є всі планети з роком, що триває від 4 до 15 земних діб.
Проксима - червоний карлик з температурою поверхні 3 000 кельвін (удвічі менше, ніж Сонця), тому планети у її зоні проживання знаходяться дуже близько до неї. Проксима Центавра b лежить лише за 7 мільйонів кілометрів від зірки. Через це гравітація світила давно досягла приливного захоплення - стану, при якому обертання планети та зірки синхронізовано гравітаційною взаємодією (як у парі Місяць - Земля).
Це означає, що планета постійно звернена до світила однією й тією ж стороною, де панує вічний день. В іншій півкулі, відповідно, спостерігається вічна ніч. На межі освітленої та неосвітленої зон планети панує так само вічний схід і захід сонця. Раніше ряд дослідників висловили сумніви щодо можливості існування складного життя в таких незвичайних за нашими мірками умовах.
Інші статті на тему: