Триумф отрицательного результата: что нашел (и не нашел) Джеймс Уэбб у ближайшей звезды

В астрономии немногие истории оказываются столь же захватывающими и поучительными, чем многолетняя охота за планетой у близлежащей звезды Эпсилон Эридана. Эта звезда, гораздо более молодая, чем Солнце (возраст около 400 млн. лет, расстояние от Солнца около 10,5 св. лет), десятилетиями будоражила умы ученых. Намеки на наличие у нее мира, похожего на Юпитер, порождали надежды и споры. Казалось, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), самый мощный из когда-либо созданных человеком, наконец-то поставит точку в этом вопросе. Однако его наблюдения принесли не ожидаемое открытие, а нечто возможно более ценное для науки в долгосрочной перспективе: бескомпромиссную ясность и революционный новый метод наблюдений.

Недавно опубликованное на arXiv исследование, основанное на данных JWST, демонстрирует, что даже величайшие обсерватории сталкиваются с ограничениями и что отрицательный результат является не менее важным двигателем прогресса, чем громкое открытие. Наблюдения за Эпсилон Эридана были проведены в рамках гарантированного времени (GTO) и были нацелены на поиск доказательств существования двух гипотетических планет. Первая, Эпсилон Эридана b, была предположительно обнаружена еще в 2000 году по колебаниям лучевой скорости звезды и должна была быть газовым гигантом на расстоянии около 3.5 астрономических единиц. Вторая, более спорная планета, гипотетически могла находиться на окраине системы, примерно в 45 а.е. от звезды, и быть ответственной за форму ее впечатляющего пылевого диска.

Камера NIRCam телескопа JWST действительно обнаружила интригующее «пятно» света именно в той области, где ученые ожидали увидеть внутреннюю планету-кандидат. Однако этот потенциальный сигнал оказался опасно близок к источнику инструментального шума — артефакту, известному как «гексекл», создаваемому коронографом прибора. Несмотря на многообещающее совпадение, статистический анализ показал, что заявка на открытие не может быть достоверно отделена от шума самого телескопа. Таким образом, JWST не смог подтвердить существование Эпсилон Эридана b.

Что касается гипотетической внешней планеты, то здесь результаты оказались более определенными. Хотя исследование и не исключило полностью возможность существования каких-либо планет на дальних подступах системы, оно убедительно показало отсутствие планет размером с Сатурн или крупнее на расстояниях, превышающих 16 а.е. от звезды. Это означает, что у Эпсилон Эридана, по всей видимости, нет того самого массивного «пастуха», который бы формировал ее внешнее кольцо пыли.

Дополнительный слабый сигнал, обнаруженный на «восточной» стороне системы, был интерпретирован исследователями не как планета, а скорее как особенность самого пылевого диска. Вероятнее всего, этот сигнал вызван тем, что эта часть диска обращена прямо к нам и эффективнее рассеивает в нашем направлении свет центральной звезды.

Возможно главным достижением этой работы стала не интерпретация конкретных сигналов, а успешное применение принципиально новой методики наблюдений, названной «стратегией с тремя поворотами». Если ранее телескоп для повышения точности данных менял свой угол обзора дважды, то в этом случае впервые была опробована третья позиция. Этот подход позволил добиться значительного, на 20–30%, улучшения в способности инструмента обнаруживать чрезвычайно слабые объекты на фоне шумов.

Таким образом, хотя миссия и не увенчалась непосредственным обнаружением далекой планеты, ее научная ценность огромна. Работа JWST установила новые, более строгие ограничения на возможные параметры планет в системе Эпсилон Эридана, отбросив целый класс гипотез. Более того, она обогатила астрономический сообщество мощным наблюдательным инструментом — новой стратегией, которая будет использоваться в будущих исследованиях для поиска и характеристики других неуловимых, слабых объектов на окраинах далеких звездных систем. Это наглядная демонстрация того, как наука движется вперед, преодолевая ограничения и превращая даже неудачи в фундамент для будущих открытий.