Найдено пять двойных звездных систем, потенциально пригодных для жизни

Ученые нашли новые доказательства того, что пять известных систем с несколькими звездами, Kepler-34, -35, -38, -64 и -413, являются возможными кандидатами на поддержание жизни.

Недавно разработанная математическая структура позволила исследователям из Вашингтонского университета показать, что эти системы — находящиеся между 2764 и 5933 световыми годами от Земли, в созвездиях Лиры и Лебедя — поддерживают постоянную «Обитаемую зону», область вокруг звезд, в которой жидкая вода может сохраняться на поверхности любых еще не открытых планет земного типа.

Кеплер-64 имеет по крайней мере четыре звезды, вращающиеся друг вокруг друга в центре, в то время как другие системы состоят из двух звезд. Все они, как известно, имеют по крайней мере одну гигантскую планету размером с Нептун или больше. Это исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, является принципиальным доказательством того, что наличие гигантских планет в двойных системах не исключает существования потенциально обитаемых миров.

— Жизнь, скорее всего, будет развиваться на планетах, расположенных в пределах обитаемой зоны, как и на Земле. Здесь мы исследуем, существует ли обитаемая зона в пределах девяти известных систем с двумя или более звездами, вращающимися вокруг планет-гигантов. Мы впервые показываем, что Kepler-34, -35, -64, -413 и особенно Kepler-38 подходят для «размещения» земных миров с океанами», — говорит автор исследования Николаос Георгакаракос.

Научный консенсус состоит в том, что большинство звезд содержат планеты. Начиная с 1992 года, экзопланеты обнаруживают ускоряющимися темпами: 4375 были подтверждены до сих пор, из которых 2662 были впервые обнаружены космическим телескопом НАСА «Кеплер» во время его миссии 2009-2018 годов по исследованию Млечного Пути.

Другие экзопланеты были обнаружены телескопом TESS и другими миссиями, в то время как Европейское космическое агентство должно запустить свой космический корабль PLATO для поиска экзопланет к 2026 году.

Двенадцать экзопланет, открытых Кеплером, являются «круговыми», то есть вращаются вокруг близкой пары звезд. Двойные системы распространены, и по оценкам, составляют от половины до трех четвертей всех звездных систем.

До сих пор в двойных системах были обнаружены только гигантские экзопланеты, но вполне вероятно, что меньшие планеты, подобные Земле, пока просто не были обнаружены. Ожидается, что гравитационные взаимодействия внутри многозвездных систем, особенно если они содержат другие крупные тела, такие как планеты-гиганты, сделают условия более враждебными для возникновения и выживания жизни: например, планеты могут врезаться в звезды или сойти с орбиты, в то время как те экзопланеты, подобные Земле, которые выживут, будут развивать эллиптические орбиты, испытывая сильные циклические изменения интенсивности и спектра излучения.

— Мы уже давно знаем, что двойные звездные системы без гигантских планет имеют потенциал для существования обитаемых миров. Мы показали, что в значительной части этих систем планеты, подобные Земле, могут оставаться обитаемыми даже в присутствии планет-гигантов», — говорит соавтор исследования профессор Иэн Доббс-Диксон.

Ученые опираются на предыдущие исследования, чтобы предсказать существование, местоположение и протяженность постоянной обитаемой зоны в двойных системах с планетами-гигантами. Сначала они вывели уравнения, которые учитывают класс, массу, светимость и спектральное распределение энергии звезд; добавочный гравитационный эффект планеты-гиганта; эксцентриситет (т. е. степень эллиптичности орбиты), полуоси и период орбиты гипотетической планеты, подобной Земле; динамику интенсивности и спектра звездного излучения, падающего на ее атмосферу.; и ее «климатическую инерцию», то есть скорость, с которой атмосфера реагирует на изменения в облучении. Затем они изучили девять известных двойных звездных систем с планетами-гигантами, обнаруженных телескопом Кеплера, чтобы определить, существуют ли в них обитаемые зоны и достаточно ли они «тихие», чтобы укрыть потенциально обитаемые миры.

Авторы впервые показали, что постоянные обитаемые зоны существуют в Кеплере-34, -35, -38, -64 и -413. Эти зоны имеют ширину от 0,4 до 1,5 астрономических единиц (au), начиная с расстояния от 0,6 до 2 au от центра масс двойных звезд.

«Напротив, протяженность обитаемых зон в двух других двойных системах, Kepler-453 и -1661, составляет примерно половину ожидаемого размера, потому что гигантские планеты в этих системах дестабилизировали бы орбиты дополнительных обитаемых миров. По той же причине Кеплер-16 и -1647 вообще не могут содержать обитаемые планеты. Конечно, есть вероятность, что жизнь существует за пределами обитаемой зоны или на спутниках, вращающихся вокруг самих планет-гигантов, но она мала», — говорит соавтор работы доктор Зигфрид Эггл.

«Наш лучший кандидат на размещение потенциально пригодного для жизни мира — это двойная система Кеплер-38, расположенная примерно в 3970 световых годах от Земли и содержащая планету размером с Нептун», — говорят астрономы.

— Наше исследование подтверждает, что даже двойные звездные системы с планетами-гигантами являются перспективными целями в поисках Земли 2.0. »

Nikolaos Georgakarakos et al. Circumbinary Habitable Zones in the Presence of a Giant Planet. Front. Astron. Space Sci. 15 April 2021 doi.org/10.3389/fspas.2021.640830