Обнаружена скрытая обитаемая планета, похожая на Землю

Команда трансатлантических ученых, используя повторно проанализированные данные с космического телескопа NASA Кеплер, обнаружила экзопланету размером с Землю, вращающуюся в обитаемой зоне своей звезды, области, где скалистая планета может поддерживать жидкую воду.

Ученые обнаружили эту планету, названную Kepler-1649c, когда просматривали старые наблюдения с космического корабля Кеплер, который агентство прекратило поддерживать в 2018 году. Хотя предыдущие поиски с использованием компьютерного алгоритма неверно определили его, исследователи, изучающие данные Кеплера, взглянули на это, как на признали наличия планеты. Из всех экзопланет, найденных Кеплером, этот отдаленный мир, расположенный в 300 световых годах от Земли, наиболее похож на Землю по размерам и расчетной температуре.

Этот недавно открытый мир всего в 1,06 раза больше нашей планеты. Кроме того, количество звездного света, которое он получает от своей ведущей звезды, составляет 75% от количества света, который Земля получает от Солнца – это означает, что температура экзопланеты может быть аналогичной температуре нашей планеты. Но в отличие от Земли, он вращается вокруг красного карлика. Хотя в этой системе не наблюдалось ни одной звезды, этот тип звезд известен вспышками звезд, которые могут сделать окружающую среду планеты сложной для любой потенциальной жизни.

“Этот интригующий, далекий мир дает нам еще большую надежду на то, что вторая звезда планеты лежит среди звезд, ожидая, когда ее найдут”, – сказал Томас Зурбухен, помощник администратора Дирекции научных миссий NASA в Вашингтоне. – “Данные, собранные такими миссиями, как Kepler и наш Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), будут по-прежнему приносить удивительные открытия, поскольку научное сообщество совершенствует свои способности искать перспективные планеты год за годом”.

О Kepler-1649c еще многое неизвестно, в том числе о его атмосфере, которая может повлиять на температуру планеты. Текущие расчеты размера планеты имеют значительные пределы погрешности, как и все значения в астрономии при изучении объектов, находящихся так далеко. Но, основываясь на том, что известно на данный момент, Kepler-1649c особенно интригует ученых, ищущих миры с потенциально обитаемыми условиями.

Существуют и другие экзопланеты, которые по размерам ближе к Земле, такие как TRAPPIST-1f и, по некоторым подсчетам, Teegarden c. Другие могут быть ближе к Земле по температуре, такие как TRAPPIST-1d и TOI 700d. Но нет другой экзопланеты, которая считается ближе к Земле в обоих этих значениях, которая также находится в обитаемой зоне ее системы.

“Из всех неправильно помеченных планет, которые мы обнаружили, эта особенно интересна – не только потому, что она находится в обитаемой зоне и имеет размер Земли, но и потому, как она может взаимодействовать с соседней планетой”, – сказал Эндрю Вандербург, исследователь из Техасского университета в Остине и первый автор статьи, опубликованной 1 апреля 2020 года в The Astrophysical Journal Letters. – “Если бы мы не просмотрели работу алгоритма вручную, мы бы пропустили его”.

Kepler-1649c вращается вокруг своей маленькой звезды красного карлика так близко, что год на Kepler-1649c эквивалентен только 19,5 земным дням. У системы есть еще одна каменистая планета примерно того же размера, но она вращается вокруг звезды примерно на половине расстояния от Kepler-1649c, подобно тому, как Венера вращается вокруг нашего Солнца на половине расстояния, которое делает Земля. Звезды красных карликов являются одними из самых распространенных в галактике, что означает, что планеты, подобные этой, могут быть более распространенными, чем мы думали ранее.

В поисках ложных срабатываний

Ранее ученые в миссии Kepler разработали алгоритм под названием Robovetter, чтобы помочь отсортировать огромные объемы данных, полученных космическим кораблем Kepler, управляемым Исследовательским центром Эймса NASA в Силиконовой долине в Калифорнии. Кеплер искал планеты, используя метод транзита, глядя на звезды, ища провалы в яркости, когда планеты проходили перед своими звездами-хозяевами.

В большинстве случаев эти провалы происходят от явлений, отличных от планет – от естественных изменений яркости звезды до проходящих мимо других космических объектов – создавая впечатление, будто планета существует, а ее нет. Работа Робоветтера состояла в том, чтобы отличить 12% провалов, которые были настоящими планетами, от остальных. Эти метки, которые Робоветтер определил из других источников, были помечены как “ложные срабатывания”, термин для результата теста ошибочно классифицирован как положительный.

Имея огромное количество хитрых сигналов, астрономы знали, что алгоритм допускает ошибки и его необходимо перепроверять – отличная работа для рабочей группы Kepler False Positive. Эта команда проверяет работу Robovetter, просматривая каждый ложный положительный результат, чтобы убедиться, что они действительно являются ошибками, а не экзопланетами, что позволяет упускать меньше потенциальных открытий. Как выяснилось, Robovetter неправильно определил Kepler-1649c.

Даже несмотря на то, что ученые работают над дальнейшей автоматизацией процессов анализа, чтобы получить как можно больше информации из любого набора данных, это открытие показывает ценность двойной проверки автоматической работы. Даже спустя шесть лет после того, как Кеплер прекратил собирать данные с исходного месторождения космического корабля – участка неба, на котором он наблюдал с 2009 по 2013 годы, прежде чем приступить к изучению многих других регионов – этот строгий анализ обнаружил один из самых уникальных аналогов Земли, обнаруженных до сих пор.

Возможная третья планета

Kepler-1649c не только является одним из лучших подобий Земли с точки зрения размеров и энергии, получаемых от ее звезды, но и обеспечивает совершенно новый взгляд на свою домашнюю систему. На каждые девять раз внешняя планета в системе вращается вокруг звезды-хозяина, а внутренняя планета вращается почти ровно четыре раза. Тот факт, что их орбиты совпадают в таком стабильном соотношении, указывает на то, что сама система чрезвычайно стабильна и, вероятно, будет существовать в течение длительного времени.

Почти идеальные соотношения периодов часто вызваны явлением, называемым орбитальным резонансом, но соотношение девять к четырем относительно уникально среди планетных систем. Обычно резонансы принимают форму отношений, таких как два к одному или три к двум. Несмотря на неподтверждение, редкость этого соотношения может указывать на присутствие средней планеты, с которой как внутренняя, так и внешняя планеты вращаются синхронно, создавая пару трех-двух резонансов.

Команда искала доказательства такой загадочной третьей планеты, но безрезультатно. Однако это может быть связано с тем, что планета слишком мала, чтобы ее можно было увидеть, или с орбитальным наклоном, который делает невозможным ее поиск, используя метод транзита Кеплера.

В любом случае, эта система представляет собой еще один пример планеты размером с Землю в обитаемой зоне звезды красного карлика. Эти маленькие и тусклые звезды требуют, чтобы планеты находились на орбите очень близко, чтобы находиться внутри этой зоны – не слишком теплой и не слишком холодной – чтобы жизнь, как мы знаем, могла существовать. Хотя этот единственный пример – один из многих, появляется все больше свидетельств того, что такие планеты распространены вокруг красных карликов.

“Чем больше данных мы получаем, тем больше мы видим признаков, указывающих на то, что потенциально обитаемые экзопланеты размером с Землю распространены вокруг таких звезд”, – сказал Вандербург. – “С красными карликами почти повсюду вокруг нашей галактики и этими маленькими, потенциально обитаемыми и каменистыми планетами вокруг них, вероятность того, что одна из них не слишком отличается от нашей Земли, выглядит маловероятно”.