Как в «Звёздных войнах»: возможна ли жизнь на планете с двумя солнцами

В ходе детальных наблюдений в рамках программы поиска планет WASP Европейские астрономы обнаружили новый коричневый карлик во время транзита по его звезде. Недавно найденный объект, обозначенный в каталоге как WASP-128b, обладает одной существенной особенностью, его приливные взаимодействия со звездой постоянно меняются. Открытие подробно описано в документе, опубликованном 19 июля на сайте arXiv.org.

Коричневые карлики считаются промежуточным этапом между планетами и звездами. Астрономы в целом согласны с тем, что они являются субэлементарными объектами, занимающими диапазон масс от 13 до 80 масс Юпитера. На сегодняшний день большинство обнаруженных коричневых карликов одиноки в космическом пространстве. Однако у некоторых коричневых карликов существуют орбитальные звезды, и, что примечательно, 16 процентов таких звезд имеют компаньонов более массивных, чем Юпитер, но всего 1 процент из них можно отнести к разряду коричневых карликов.

Кроме того, было обнаружено, что только несколько коричневых карликов вращаются вокруг звезд G-типа. Считается, что такие объекты в G-карлических системах подвергаются быстрому орбитальному распаду из-за неуловимой приливной диссипации. Расширение списка известных коричневых карликов в таких системах могло бы помочь в изучении различных моделей эволюции.

Недавно группа астрономов во главе с Ведадом Ходзичем из Университета Бирмингема, США, обнаружила новый коричневый карлик. Транзитный сигнал на кривой блеска звезды WASP-128 был идентифицирован с использованием 0,6-метрового роботизированного телескопа TRAPPIST и 1,2 м телескопа Эйлера, расположенного в обсерватории ESO La Silla в Чили. Последующие спектроскопические наблюдения этой звезды подтвердили, что сигнал был вызван массивным околозвездным спутником, вращающимся вокруг хозяина.

«Мы сообщаем об открытии WASP-128b, нового транзитного коричневого карлика, обнаруженного в ходе обследования WASP, на близкой орбите G0V, где измеренная скорость вращения звездной системы позволяет ее охарактеризовать как систему с динамическим приливом, что свидетельствует о наличии сильных приливных связей между этой парой «, — пишут исследователи в своей статье.

WASP-128b имеет размеры Юпитера (0,94 радиуса Юпитера), но в 37,5 раз больше, чем самая большая планета нашей Солнечной системы. Он заставляет вращаться вокруг него свою родительскую звезду и совершать полный оборот каждые 2,2 дня.

Более того, исследователи обнаружили, что WASP-128b постепенно расширяется и согласно подсчетам «жить» ему осталось порядка 267 миллионов лет.

Астрономы отметили, что это значение похоже на то, что присутствует у некоторых массивных «горячих Юпитеров» экзопланет находящихся на коротких орбитах.

При этом звезда-хозяйка расположена примерно в 1375 световых годах от Земли и на 16 процентов больше и массивнее Солнца. Она имеет постоянную температуру 5950К, предполагаемый возраст около 2,3 миллиарда лет и период вращения около 2,93 дня. Как отмечается в документе, такая скорость вращения указывает на приливное раскручивание, которое происходит из-за его массивного компаньона.

нравится(9 ) не нравится(8 )

В пятом издание своей книги ""Вселенная, жизнь и разум ’’:
""Другими словами, если учитывать достаточно малые значения отношения M2/ M1, то получится, что практически все звезды солнечного типа, либо кратные, либо окружены семьей планет . Если условно положить, что наибольшая масса планеты равна 10 -3 масс Солнца (Юпитер!), то получится, что ~ 10 % всех звезд типа Солнца имеют планетные системы. По нашему мнению, несмотря на сравнительную бедность использовавшегося статистического материала, исследования Абта и Леви являются лучшим из всех существующих обоснованием множественности планетных систем для звезд солнечного типа. ""

Иными словами в те времена считалось, что система может состоять либо из нескольких звезд, либо из одной звезды с планетами. Современные исследования показали, что это предположение ошибочно - в системах из нескольких звезд тоже могут быть планеты. Поэтому в этой части я кратко опишу открытия в этой области.

Существуют два типа таких планетных систем. Первый тип, это когда планеты вращаются вокруг каждой звезды системы. Для наглядности это можно продемонстрировать на следующей схеме:

Буквой P обозначена планета, буквами A и B отдельные звезды звездной двойной. .

Пример такой системы приведен в самом начале, как кадр из фантастического фильма. В нем показана планета (где разворачиваются драматические события с несравненным Вин Дизелем ), которая находится в тройной системе звезд, включающей в себя еще и тесную пару звезд. Периодически на планете происходят продолжительные затмения, вызванные планетами-гигантами с кольцами, обращающимися на орбитах с меньшим и большим периодом обращения, чем у обитаемой планеты, где происходят главные события в фильме.

Схема планетной системы из мира Риддика .

Уже первые открытия экзопланет показали широкое распространение таких систем. Наиболее примечательной из них стала планетная система у звезды , заподозренная еще в 1988 года. Последнее исследование от 2011 года дает следующие параметры системы (в скобках погрешности):
Период планетной системы 903.3(1.5) суток. Эксцентриситет орбиты 0.049(0.034). Минимальная возможная масса (из метода лучевых скоростей) 1.85(0.16) масс Юпитера . Максимальная возможная масса (из астрометрии Гиппарха ) 28 масс Юпитера . Большая полуось орбиты 2.05(0.06) астрономических единиц .
Период обращения звездной двойной 67(1.4) лет, эксцентриситет 0.41, масса главной звезды (вокруг которой найдена планета) 1.4(0.12) массы Солнца , масса второй звезды 0.41(0.02) массы Солнца .
Схематично компактность этой системы можно изобразить на следующей схеме (масштаб сохранен):

Схема известных компаньонов в системе . Взято отсюда .

Наряду с очень низким эксцентриситетом планетной орбиты по сравнению с орбитой второй звезды, многие обращают внимание на похожесть этой системы на ближайшую к нам звездную двойную - Альфу Центавра (в которой также недавно найден планетный кандидат). У Альфы Центавра параметры двойной составляют: большая полуось 23.4 астрономических единиц , эксцентриситет орбит 0.52, период обращения 79.4 года, массы звезд в 1.1 и 0.93 масс Солнца .

Если говорить в общем, в настоящее время обнаружено около полусотни таких систем, преимущественно методом лучевых скоростей . Из-за того, что спектрографам сложно измерять лучевые скорости звезд по отдельности у звездных двойных (обычно таким методом ищут планеты у звезд с разделением больше 2 угловых секунд ), преимущественно открыты планетные системы в широких двойных с расстоянием между звездами в сотни и тысяч астрономических единиц .

Кроме метода лучевых скоростей , в последнее время становиться эффективным поиски транзитов таких планет. К примеру, телескопу Кеплер удалось найти первые планетные системы, у которых вокруг каждой звезды в двойной звездной системы обращаются планеты. У звезды (или Кеплер-132 ) было обнаружено три транзитных планеты с периодами: 6.18, 6.42 и 18.0 дней. Теоретические расчеты показали, что такая система планет не может быть устойчивой, если все три планеты обращаются вокруг одной звезды. Детальное фотографирование этой звезды разрешило загадку:

Измеренное угловое расстояние между звездами составляет 0.9’’ угловых секунд , что соответствует расстоянию между ними в 450 астрономических единиц . Кроме того спектры отдельных звезд показали, что звезды имеют очень близкие лучевые скорости, что является дополнительным доказательством их физической связи. Пока астрономам не удалось установить вокруг какой именно звезды обращаются две транзитные планеты с периодами около 6 и 18 дней, а вокруг какой только одна планета с периодом около 6 дней. Второй такой подобной системой является Кеплер-296 (KOI-1422 ). В ней найдено 5 транзитных планет и аналогично теоретические расчеты говорят, что эта система не может быть устойчивой.

Теперь перейдем ко второму типу планетных систем у двойных звезд . Он состоит из планет, которые обращаются сразу вокруг нескольких звезд. Схематично его можно изобразить так:

Буквой P обозначена планета, буквами A и B обозначены отдельные звезды звездной двойной. .

Исторически первые такие системы были открыты у затменных двойных (системы в которых звезды затмевают друг друга по отношению к земному наблюдателю). Наблюдая такие системы много десятков лет можно с высокой точностью измерять периодичность этих затмений. Если в системе обращается еще и внешняя планета или планеты, то ее гравитация будет вызывать возмущения на периодичность звездных затмений. Первая такая система была опубликована в 2008 году у звезды . Вокруг этой тесной системы, состоящей из красного карлика и белого субкарлика (затмевающих друг друга с периодом всего лишь 3 часа) были обнаружены свидетельства еще двух планет. Их вычисленные периоды обращения составили 9 и 16 лет, а массы 8 и 19 масс Юпитера .

Художественное изображение системы . .

Затем позже было опубликовано еще несколько подобных систем. Метод тайминга затмений звездных двойных имеет низкую чувствительность и обнаруживает системы из массивных планет с большими периодами обращения. К счастью, в последние годы космическому телескопу Кеплер удалось открыть несколько более компактных систем подобного типа. Благодаря высокой точности измерения яркости звезд и большой продолжительности непрерывных наблюдений ему удалось открыть несколько систем, в которых происходят затмения (по отношению к земному наблюдателю) вызванные одновременно, и звездами, и планетами.

Системы, состоящие из транзитных звезд и планет, найденные телескопом Кеплер . В таблице, приведены периоды и эксцентриситеты звездных и планетных орбит. Последний столбец означает отношение периодов обращения планетной орбиты к зоне нестабильности, в которой планеты не могут иметь устойчивые орбиты. Размеры планет в этих системах составляют несколько радиусов планеты Земля . .

Как следует из таблицы, даже большой эксцентриситет звездной орбиты (как у Кеплер-34 ) не гарантирует такой же у близкой планетной орбиты в системе (планетная орбита имеет почти круговую орбиту). Отношение периодов обращения планет и звезд доходит даже всего лишь до 1 к 6 или 1 к 7 (Кеплер-35 и Кеплер-413 ).

Предварительное изучение этих находок позволяет оценить, что встречаемость планет (размером больше 6 радиусов Земли и с периодом обращения до 300 суток) у подобных тесных звезд составляет 4%-28% в случае компланарных орбит (орбиты планет и звезд близки к одной плоскости). Если же орбиты расположены хаотично, то встречаемость может даже достигать 47%. В любом из сценариев эти предварительные оценки превышают оценки встречаемости для подобных планет у одиночных звезд.

В заключение остается отметить, что последние исследования все больше доказывают, что образование планет, в системах из нескольких звезд, происходит не менее эффективно, чем у одиночных звезд. В пользу этого также говорит обнаружение непосредственно протопланетных дисков у двойных звезд.

Изображение пылевых дисков, обращающихся вокруг каждой звезды молодой звездной системы SR24 . Слева изображение телескопа Субару , справа теоретическая интерпретация наблюдений. .

Исследователи из Принстона и Калифорнийского технологического института в компьютерной модели поместили землеподобную планету на орбиту двойной звезды Kepler-35(AB). Оказалось, что условия на такой планете могли бы быть пригодными для возникновения и поддержания жизни. Даже несмотря на то, что на такую «Землю» действовало бы притяжение обеих звёзд и она перемещалась бы по причудливой, изогнутой орбите.

К сожалению, потенциально обитаемая планета, на небосводе которой светят два солнца, как на Татуине из саги «Звёздные войны», существует только в компьютере. В реальности в системе Kepler-35(AB) наблюдают планету в восемь раз большую, чем Земля, которая совершает полный оборот вокруг двух звёзд всего за 131,5 дня.

По словам исследователей, работа всё же дала важный результат. «Это означает, что системы с двойными звёздами, подобные той, которую мы рассматривали, прекрасно подходят для обитаемых планет, несмотря на значительные различия в объёме солнечного света, который гипотетические планеты в такой системе будут получать», — пояснил один из участников исследования Макс Попп, научный сотрудник Принстонского университета и Института метеорологии Макса Планка в Гамбурге.

Атмосфера из горячего пара

Практически одновременно c новостью о Kepler-35(AB) пришло ещё одно интересное известие. Джону Саутуорту из Килского университета в Великобритании с помощью телескопа ESO/MPG (располагается в Чили) впервые определить наличие атмосферы у планеты, которая может быть похожа на Землю. Планета GJ 1132b обращается вокруг достаточно холодной звезды, красного карлика GJ 1132. Считается, что это скалистое небесное тело на 20% больше Земли в диаметре и на 60% — по массе. Такие планеты называют суперземлями. GJ 1132b находится «всего» в 39 световых годах от Земли.

На некоторых снимках, сделанных с помощью радиотелескопов, планета оказалась меньше, чем на других. Учёные рассмотрели эти снимки и пришли к выводу, что определённая область у края небесного тела прозрачная. Эта область, окружающая планету, и есть её атмосфера. По мнению учёных, газовая оболочка GJ 1132b состоит большей частью из метана или водяного пара. Наличие пара особенно заинтересовало учёных, поскольку это значит, что на планете есть жидкая вода, которая испаряется и образует атмосферу.

Минус три

Планеты, подобные GJ 1132b, похожи по размеру и составу на Землю и находятся на таком расстоянии от своих звёзд, что на них вполне могли сложиться условия для зарождения жизни.

Между тем пока такие планеты всё чаще разочаровывают учёных. Так, по меньшей мере три планеты из семи обращающихся вокруг красного карлика TRAPPIST-1, могут на деле оказаться мёртвыми мирами. Учёные из венгерской Обсерватории Конкоя представили на суд коллег исследование магнитного поля звезды. Оказалось, активность TRAPPIST-1 способна провоцировать частые и мощные магнитные бури.

Подобная геомагнитная буря на Земле в 1859 году вывела из строя телеграфные системы в Европе и Америке. Полярное сияние можно было наблюдать с берегов Карибского моря. С учётом того, что планеты в системе TRAPPIST-1 ближе к звезде, чем Земля к Солнцу, вспышки подобной силы происходят там гораздо чаще. Судя по имеющимся данным, за 80 дней их число может достигать пяти, а более слабые вспышки происходят в четыре раза чаще, чем на Земле. Подобная активность могла сделать атмосферу этих планет непригодной для жизни.

Звезда против атмосферы

Другим разочарованием грозит исследование планеты Проксима b, обращающейся вокруг красного карлика Проксима Центавра. Это ближайшая к Земле экзопланета, расположенная на расстоянии чуть больше четырёх световых лет.

Учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики представили свои модели, согласно которым зарождению жизни на Проксиме b могли помешать не только вспышки на звезде, но и звёздный ветер, гораздо более сильный и неоднородный, чем солнечный. Как недавно сообщили специалисты, именно из-за солнечного ветра мог некогда лишиться своей атмосферы Марс: поток плазмы постепенно выбил больше половины частиц его газовой оболочки в космос. Нечто подобное, вероятно, произошло и с Проксимой b.

Однако скоро у учёных появится возможность узнать гораздо больше о том, есть ли атмосфера у планет в других системах и каков её состав. На 2018 год запланирован запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба, разработанный NASA, Европейским и Канадским космическими агентствами. Он позволит взглянуть на планеты в инфракрасном спектре и проанализировать состав их атмосфер.

Планеты, вращающиеся вокруг двух или более звезд, могут быть более распространенным во вселенной явлением, чем планеты с одной звездой, пишет www.сайт.

Любители Звездных Войн с теплом на сердце вспоминают момент из фильма, когда задумчивый Люк Скайуокер смотрит на двойной закат, на его родной планете — Татуин. Оказывается, что планеты с двумя солнцами встречаются чаще, чем полагали ученые. Они недавно обнаружили десять таких систем. У ученых даже есть доказательства того, что такие системы более распространены, чем одинарные планета-звезда.

Ученые в течение долгого времени полагали, что большинство звезд имеют одного или двух соседей. Их мучил вопрос, есть ли у этих мульти-звездных систем свои планеты. После запуска телескопа Кеплер в 2009 году астрономы, наконец, получили инструмент для поиска экзопланет в мульти-звездных системах — дальних мирах за пределами Солнечной системы.

Новоиспечённая экзопланета Кеплер-453b находится в 1400 световых лет от Земли. Она вращается вокруг двух солнц, т.е. двоичной звездной системы. Планеты в таких системах называются «вращающимися вокруг двойной звезды» за то, что попадают под влияние двух звезд.

Астрономы обнаружили Кеплер-453b, наблюдая две звезды, которые вращались вокруг друг друга. Свет, исходящий от каждой звезды, был немного серым.

«Эти пятна должны образовываться из-за прохода объекта по орбите» , — объясняет Надер Хагигипур — астроном из Гавайского университета в Маноа. Он был одним из авторов доклада об обнаружении планеты Кеплер-453b в Astrophysical Journal.

14 августа Международный астрономический союз Генеральной Ассамблеей в Гонолулу, Гавайи, опубликовал подробный доклад о планете в двойной звездной системе. Ученые отметили что-то необычное в новой планете вращающейся вокруг двойной звезды. Другие планеты вращаются в той же плоскости, что и их звезды. Это означает, что они проходят перед обеими звездами каждый раз, когда делают полный оборот. Но орбита девятой и десятой планеты наклонена в сравнении с орбитами их солнц.

«Нам очень повезло» , — говорит Хагигипур. Если бы его команда не смотрела на звезду в нужный момент, ученые пропустили бы затемнение и не выявили планету.

То, что они обнаружили еще две планеты, вращающиеся вокруг двойной звезды по необычной плоскости орбиты — означает, что такие системы широко распространены. Хагигипур добавил, что должно быть множество подобных систем, которые пока что не удалось обнаружить.

Ведь если орбита планеты изредка позволяет той пройти между двумя звездами, провал в свете не сразу будет замечен. Следующим шагом для астрономов будет выяснение, как обнаружить подобные экзопланеты. Хагигипур считает, что это проблематично, но возможно. Если планета достаточно большая, ее гравитация влияет на орбиты своих звезд. Астрономы намерены искать крошечные изменения в свете звезд.

«Наиболее известные экзопланеты вращаются вокруг одной звезды» , — отметил Филипп Теобальт — планетарный ученый из Парижской обсерватории во Франции. Он не был вовлечен в открытие двойных систем. В ранних исследованиях уже были обнаружены экзопланеты в системах с несколькими звездами, но ученые находили двойные и тройные звездные системы, где одна планета вращалась только вокруг одной звезды.

Теобальт утверждает, что чем больше двойных и тройных систем будет изучено, тем больше ученые узнают об их механизме работы. По его словам, для лучшего понимания законов вселенной нужно обнаружить еще 50 или 100 систем.

Возможно, именно сейчас на какой-то планете молодой джедай любуется двойным закатом. Это реально, если его родная планета находится в зоне «Златовласки» (безопасной зоне обитания между звездами). Это расстояние от звезды, что позволяет воде быть в жидком состоянии, не испаряясь и не замерзая. Жизнь на Kepler-453b вряд ли возможна, так как эта экзопланета является газовым гигантом. Это означает, что она не имеет твердой поверхности. «Но она может иметь спутники» , — говорит Хагигипур. Поскольку спутник находится в безопасной зоне, там может быть вода, а с ней условия для зарождения жизни.

Планеты, вращающиеся вокруг двух или более звезд, могут быть более распространенным во вселенной явлением, чем планеты с одной звездой, пишет www.сайт. Любители Звездных Войн с теплом на сердце вспоминают момент из фильма, когда задумчивый Люк Скайуокер смотрит на двойной закат, на его родной планете - Татуин. Оказывается, что планеты с двумя солнцами встречаются чаще, чем полагали ученые. Они недавно обнаружили десять таких систем. У ученых даже есть доказательства того, что такие системы более распространены, чем одинарные планета-звезда. Ученые в течение долгого времени полагали, что большинство звезд имеют одного или двух соседей. Их мучил вопрос, есть ли у этих мульти-звездных систем…

Правообладатель иллюстрации AP Image caption Количество известных людям экзопланет быстро увеличивается

Международная группа астрономов заключила, что около каждой из звезд, видных на ночном небе, обращается по меньшей мере одна экзопланета.

Это означает, что только в нашей галактике есть около 10 миллиардов планет, по размеру соответствующих Земле.

Для наблюдения за далекими звездами ученые использовали явление, известное как гравитационная линза, то есть искривление светового луча под влиянием гравитации массивного небесного тела.

Это гравитационное поле способно вести себя подобно увеличительному стеклу и усиливать свет от более удаленных звезд, вокруг которых могут обращаться планеты.

Группа астрономов, использующих относительно небольшие телескопы, объединились в сеть по поиску новых землеподобных планет под названием Mindstep.

Они пытались засечь довольно редкое явление, когда при наблюдении с Земли одна из звезд оказывается непосредственно перед другой, более удаленной звездой. В таком случае и возникает эффект микролинзирования, позволяющий находить новые экзопланеты.

В результате сети Mindstep удалось зафиксировать 40 таких явлений, и в трех случаях были найдены планеты, находящиеся на орбите более далеких звезд.

Хотя количество найденных планет оказалось относительно небольшим, на основании этих открытий исследовательская группа сумела подсчитать общее количество экзопланет.

Как "мигают" планеты

"Только за последние 15 лет количество известных нам планет за пределами Солнечной системы выросло с нулевой отметки до примерно 700, - заявил соавтор исследования Мартин Доминик из университета Сент-Эндрюс в Шотландии – Но, по нашим оценкам, только в Млечном Пути существуют сотни миллиардов таких планет".

В последние годы большинство новых экзопланет было открыто при помощи телескопа "Кеплер" – астрономического спутника НАСА, предназначенного для поиска небесных тел, похожих на Землю.

"Кеплер" пытается найти экзопланеты, засекая мигание, то есть изменение яркости той или иной звезды в момент, когда планета проходит между ней и телескопом.

Этот метод более эффективен при поиске больших планет, расположенных поблизости от своих звезд.

Эффект гравитационной линзы использовать труднее, однако он позволяет находить планеты всех размеров и на больших расстояниях.

Результаты работы группы астрономов были представлены на 219-й встрече Американского астрономического общества, они также опубликованы в журнале Nature.