Изучение возможности существования жизни возле красных карликов

Когда в этом году запустят самый мощный космический телескоп в мире, ученые узнают, есть ли у планет размером с Землю в нашем «солнечном соседстве» ключевое условие для жизни — атмосфера.

Эти планеты вращаются вокруг М-карликов (красных карликов), самого маленького и наиболее распространенного типа звезд в галактике. Ученые в настоящее время не знают, насколько часто планеты земного типа вокруг этого типа звезд имеют характеристики, которые делают их пригодными для жизни.

«В качестве отправной точки важно знать, есть ли у маленьких каменистых планет, вращающихся вокруг М-карликов, атмосферы», — говорят ученые. «Если это так, это откроет нам поиск жизни за пределами нашей солнечной системы».

Чтобы восполнить этот пробел в понимании, астрономы изучили, способен ли космический телескоп Джеймс Уэбб, который скоро будет запущен, или космический телескоп Хаббл, который сейчас находится на орбите, обнаруживать атмосферы на этих планетах. Они также смоделировали типы атмосфер, которые могут быть обнаружены, если они существуют, и то, как их можно отличить друг от друга. Исследование опубликовано в Astronomical Journal.

Соавторами исследования являются астробиологи Эдвард Швитерман и Стивен Кейн из UCR, а также ученые из Университета Джона Хопкинса, Центра космических полетов Годдарда НАСА, Корнельского университета и Чикагского университета.

Звезда в центре исследования — М-карлик под названием L 98-59, масса которого составляет всего 8% массы нашего Солнца. Несмотря на небольшой размер, звезда находится всего в 35 световых годах от Земли. Ее яркость и относительная близость делают ее идеальной целью для наблюдения.

Вскоре после своего образования М-карлики проходят фазу, в которой они могут сиять на два порядка ярче, чем обычно. Сильное ультрафиолетовое излучение во время этой фазы может высушить их планеты, испаряя любую воду с поверхности и разрушая множество газов в атмосфере.

«Мы хотели знать, была ли абляция полной в случае двух каменистых планет, или эти земные миры смогли пополнить свои атмосферы», — говорят ученые.

Исследователи смоделировали четыре различных атмосферных сценария: один, в котором в мирах L 98-59 преобладает вода, второй, в котором атмосфера в основном состоит из водорода, третий, в котором есть похожая на Венеру атмосферу двуокиси углерода, и четвертый, в котором водород в атмосфере «сбежал» в космос, оставив после себя только кислород и озон.

Они обнаружили, что два телескопа могут предоставить дополнительную информацию с помощью наблюдений за транзитом, которые измеряют падение света, которое происходит, когда планета проходит перед своей звездой. Планеты L 98-59 гораздо ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. Они завершают свои орбиты менее чем за неделю, что делает наблюдения за прохождением с помощью телескопа быстрее и дешевле, чем наблюдения других систем, в которых планеты находятся дальше от своих звезд.

«Достаточно всего нескольких транзитов с Хабблом, чтобы обнаружить или исключить атмосферу с преобладанием водорода или пара без облаков. Всего за 20 транзитов Уэбб позволит нам характеризовать газы в атмосфере с тяжелым углекислым газом или с преобладанием кислорода».

По словам ученых, из четырех рассмотренных исследователями атмосферных сценариев наиболее вероятной является сухая атмосфера с преобладанием кислорода.

Хотя у них может и не быть атмосферы, пригодной для жизни сегодня, эти планеты могут дать важную информацию о том, что может произойти с Землей в других условиях, и что может быть возможно в земных мирах в других частях галактики.

Система L 98-59 была обнаружена только в 2019 году, и астрономы рады будут получить больше информации о ней, когда телескоп Джеймс Уэбб будет запущен.

«Мы стоим на пороге раскрытия секретов звездной системы, которая была скрыта до недавнего времени» — сказала автор исследования Дарья Подгородецкая.