Астрономы обнаружили у самой близкой к Солнцу звезды потенциально обитаемую планету. На «второй Земле» не исключают существование океанов с жидкой водой и плотной атмосферы.

Помешать появлению и поддержанию пригодных для жизни условий на Proxima b может сильная ультрафиолетовая и рентгеновская радиация материнской звезды — Проксимы Центавра. Исследование о самом перспективном кандидате на обитаемость за пределами Солнечной системы опубликовано в журнале Nature.

Вокруг материнской звезды Proxima b вращается по почти круговой орбите на расстоянии 0,05 астрономической единицы (7,5 миллиона километров). Год на планете длится 11,2 суток. Proxima b примерно в 1,3 раза тяжелее Земли, а ее средняя температура поверхности близка к нулю градусов Цельсия — это всего на десять градусов ниже, чем у Земли, и на несколько десятков градусов выше, чем у Марса.

Сама Проксима Центавра расположена на расстоянии 4,24 светового года от Солнца. Астрономы давно подозревали существование в ее окрестностях землеподобной планеты. На это указывала распространенность красных карликов во Вселенной как самого многочисленного класса звезд, обнаруженные в их окрестностях экзопланеты, а также данные компьютерного моделирования. Открытие Proxima b было сделано при помощи наблюдения доплеровского смещения спектра звезды, обусловленного гравитационным влиянием Proxima b.

Работа велась на двух научных инструментах Европейской южной обсерватории — HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) и UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph).

Потенциальная обитаемость экзопланеты Proxima b, несмотря на близкое расположение к светилу, объясняется природой красных карликов. Температура поверхности Проксимы Центавра более чем в два раза (почти более трех тысяч кельвинов), масса — в десять раз, и светимость — на четыре порядка меньше, чем у Солнца. Такая комбинация параметров означает, что землеподобная планета должна располагаться намного ближе к звезде, чем Земля к Солнцу.

В зону обитаемости вблизи Солнца попадают Венера, Земля и Марс. Рассчитанный для Проксимы Центавра интервал обитаемости приходится на расстояния от 0,04 до 0,08 астрономической единицы от красного карлика. Небесное тело при этом должно делать полный оборот вокруг светила за 9,1–24,5 дня. Proxima b отвечает этим критериям. Это означает, что на ней может потенциально находятся жидкая вода, и, вероятно, существуют пригодные для жизни условия. Эти параметры вместе с близостью до Земли делают Proxima b самым привлекательным кандидатом для исследования на предмет обитаемости вне пределов Солнечной системы, если бы не пара обстоятельств.

Во-первых, красные карлики являются одними из самых активных звезд во Вселенной. Рентгеновская вспышка, генерируемая Проксимой Центавра, примерно в 400 раз сильнее самой интенсивной солнечной вспышки. Изучение влияния такого излучения на возникновение и поддержание жизни приводит к противоречивым выводам. Существуют работы, в которых сообщается, что разовые солнечные супервспышки способны запустить цепочку химических реакций с образованием соединений, без которых появление жизни на Земле было бы невозможно. В другом исследовании указывается, что супервспышки приводят к небольшим потерям атмосферы, по сравнению со взрывом близлежащей сверхновой, галактическому гамма-всплеску и прохождению планеты сквозь облако межзвездной пыли.

В настоящее время в результате самых мощных вспышек на Солнце в окружающее пространство за несколько минут уходит до триллиона мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это примерно пятая часть энергии, излучаемой Солнцем за одну секунду, и вся энергия, которую выработает человек за миллион лет (при условии ее производства современными темпами). Супервспышки происходят, как правило, на более крупных звездах спектральных классов F8 — G8 — массивных аналогов Солнца (относящегося к классу G2). Эти светила обычно не быстро вращаются вокруг своей оси и могут находиться в составе тесной двойной системы. Мощность супервспышек превышает типичные солнечные вспышки в десятки тысяч раз, однако ученые не исключают возможность ее появления и на Солнце.

Во-вторых, вероятнее всего Proxima b находится в приливном захвате с Проксимой Центавра, то есть повернута к ней всегда одной стороной. Это означает, что одна половина небесного тела разогрета до высоких температур, тогда как другая — всегда холодная. Однако такое обстоятельство не столь страшно для наличия жизни. В случае наличия плотной атмосферы на планете возможны конвективные потоки, вследствие чего в приграничных между холодными и горячими регионами областях могут установиться вполне комфортные температуры. Наличие газовой оболочки и воды, в свою очередь, предполагается историей формирования Proxima b. Столь крупная планета, находящаяся рядом со светилом, вероятнее всего возникла на большем удалении от него и с течением времени мигрировала ближе к светилу. На примере Солнечной системы известно, что на таких небесных телах достаточно много воды.

В случае, если у Proxima b, как и у Земли, присутствует собственное магнитное поле и плотная атмосфера, воздействие радиации на планету может оказаться существенным, но все же не столь сильным. В любом случае современными методами напрямую обнаружить у экзопланеты собственное магнитное поле ученые не могут. Исследование и обнаружение таких объектов проводится на расстоянии. Те же наблюдения за красным карликом на предмет наличия вблизи него планеты ученые осуществляли на Европейской южной обсерватории с 2000 по 2014 годы. Заподозрили существование Proxima b впервые в 2013 году. Данные окончательно подтвердились в ходе наблюдений, проводимых с 19 января по 31 марта 2016 года.

Проксима Центавра вместе с двойной звездой альфа Центавра, в которой светила находятся на расстоянии около 23 астрономических единиц друг от друга, вероятно, образует тройную систему — ближайшую к Солнцу. От последней первая удалена на десять тысяч астрономических единиц. Это является основанием для астрономических дискуссий на предмет того, можно ли считать двойную альфа Центавра и одиночную Проксиму Центавра тройной системой. Если это так, то красный карлик вращается вокруг пары солнцеподобных звезд с периодом более 500 тысяч лет.

К альфе Центавра астрофизик Филип Любин из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре планирует отправить флот небольших космических кораблей. Эти устройства снабжены солнечными парусами и должны разогнаться до релятивистских скоростей при помощи массива лазеров, размещенного на околоземной орбите. Похожей идеи придерживаются российский бизнесмен Юрий Мильнер и британский физик-теоретик Стивен Хокинг.

Миссии Любина и Мильнера-Хокинга предполагаются пролетными, поскольку высокая скорость космических кораблей не позволит им затормозить у звездной системы. Однако трудности, с которыми ученым предстоит столкнуться при реализации идей, носят не научный, а инженерный характер, и связаны главным образом с ценой миссий. Проект Любина, например, предполагает разворачивание на околоземной орбите группировки, примерно в сто раз тяжелее МКС (Международной космической станции). Всего нескольких триллионов долларов было бы достаточно, по проекту американского ученого, чтобы миниатюрный рукотворный зонд достиг альфы Центавра за 15 лет и прислал на Землю несколько фотографий. Современному космическому кораблю это удалось бы сделать намного дешевле, но на это потребовалось бы 70 тысяч лет.

Идею Любина поддержал конгрессмен Джон Калберсон, который призвал НАСА начать работы над автоматической миссией к альфе Центавра уже в 2017 году. Отправка станции может произойти, по планам республиканца, в 2069 году, и должна быть приурочена к столетию высадки астронавтов на Луну. Команда Мильнера-Хокинга также не осталась в стороне. На мероприятии, посвященном открытию Proxima b, ученые завили, что российский бизнесмен запланировал отправку к материнскому светилу и планете зондов уже в 2030 годах. Достичь цели аппараты должны через 20 лет. Первые снимки ближайшей экзопланетной системы на Земле увидят в 2055 году.

Идеи ученых и политиков большинством их коллег воспринимают пессимистично, поэтому исследовать Proxima b будут все же традиционными методами. На Земле и в ближнем космосе наблюдениям мешают тусклость и небольшие размеры Проксимы Центавра. В планы ученых входит определение наличия или отсутствия атмосферы у экзопланеты. В настоящее время это можно сделать только транзитным методом, отслеживая прохождение небесного тела по диску звезды. Главная трудность в этом случае заключается в необходимости поведения наблюдений в тот момент, когда экзопланета находится точно на прямой между светилом и телескопом.

Пока что провести детальное исследование Proxima b планируется, в частности, при помощи готовящихся к запуску в ближайшие два года космических обсерваторий TESS (SatelliteTransiting Exoplanet Survey Satellite) и Webb. Близость открытого небесного тела к Земле делает его самым главным объектом для будущих астрономических наблюдений. Вселяет оптимизм и то, что в окрестностях Проксимы Центавра подозревается наличие суперземли. В отличие от Proxima b она находится вне зоны обитаемости и вращается вокруг светила с периодом 100-400 суток.

Андрей Борисов
lenta.ru