Сколько обитаемых планет может быть у звезды?

Новое исследование показывает, что у других звезд может быть до семи планет земного типа при отсутствии газового гиганта, подобного Юпитеру.

Таков вывод исследования, проведенного астробиологом Калифорнийского университета в Риверсайде Стивеном Кейном, опубликованного на этой неделе в журнале Astronomical Journal.

Поиск жизни в космическом пространстве обычно сосредоточен на том, что ученые называют «обитаемой зоной», то есть областью вокруг звезды, в которой вращающаяся планета может иметь жидкие водные океаны — условие для жизни, как мы ее знаем (зона златовласки).

Стивен Кейн изучал планетную систему под названием Trappist-1, в обитаемой зоне которой находятся три планеты земного типа.

-Это заставило меня задуматься о максимальном количестве обитаемых планет, которое может быть у звезды, и почему у нашей звезды есть только одна такая планета», — говорит Стивен Кейн.

Его команда создала модель системы, в которой они моделировали планеты различных размеров, вращающихся вокруг их звезд. Алгоритм учитывал гравитационные силы и помог проверить, как планеты взаимодействовали друг с другом в течение миллионов лет.

Они обнаружили, что некоторые звезды могут поддерживать целых семь планет в обитаемой зоне, и что звезда, подобная нашему Солнцу, потенциально может поддерживать шесть планет с жидкой водой.

-«Больше семи, и планеты становятся расположены слишком близко друг к другу и дестабилизируют орбиты друг друга».

Почему же тогда наша Солнечная система имеет только одну обитаемую планету, если она способна поддерживать шесть?

Это возможно, если движение планет является круговым, а не эллиптическим, сводя к минимуму любой тесный контакт и поддерживая стабильные орбиты.

Стивен Кейн подозревает, что Юпитер, масса которого в два с половиной раза превышает массу всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых, ограничивает обитаемость нашей системы.

-Он оказывает большое влияние на обитаемость нашей Солнечной системы, потому что он массивен и нарушает другие орбиты, — сказал Кейн.

Известно, что лишь у нескольких звезд есть несколько планет в их обитаемых зонах. Продвигаясь вперед, Стивен Кейн планирует искать звезды, окруженные несколькими планетами. Эти звезды станут главными мишенями для получения прямого изображения с помощью будущих миссий, таких как Habitable Exoplanet Observatory (HabEx)*.

Исследование Кейна уже выявило одну такую звезду, бета CVn, которая находится относительно близко от нас, на расстоянии 27 световых лет. Поскольку у нее нет планеты, похожей на Юпитер, она будет включена в список звезд для проверки на наличие нескольких потенциально обитаемых планет.

Будущие исследования также будут включать в себя создание новых моделей, изучающих химию атмосферы обитаемых планет в других звездных системах.

Подобные проекты открывают не только новые возможности для поиска жизни в космосе. Они также дают ученым представление о силах, которые могут однажды изменить жизнь на нашей планете.

«Хотя мы знаем, что Земля была пригодна для жизни на протяжении большей части своей истории, остается много вопросов относительно того, как эти благоприятные условия развивались со временем, и конкретных движущих сил этих изменений», — сказал Стивен Кейн.

— Измеряя свойства экзопланет, эволюционные пути которых могут быть схожи с нашими, мы получаем представление о прошлом и будущем нашей планеты, и о том, что мы должны сделать, чтобы сохранить ее обитаемость.»

*Обсерватория «Обитаемая экзопланета» (HabEx) представляет собой концепцию миссии по прямому изображению планетных систем вокруг звезд, похожих на Солнце. HabEx будет чувствителен ко всем типам планет; тем не менее, ее главная цель — впервые напрямую отобразить экзопланеты, подобные Земле, и охарактеризовать содержание их атмосферы. Измеряя спектры этих планет, HabEx будет искать признаки обитаемости, такие как вода, и газы в атмосфере, которые могут указывать на биологическую активность, такие ​​как кислород или озон.

Stephen R. Kane et al, Dynamical Packing in the Habitable Zone: The Case of Beta CVn, The Astronomical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-3881/ab9ffe