В эпоху, когда исследователи только начали открывать первые экзопланеты, астрономия стояла перед двумя ясными и почти интуитивными целями: найти как можно больше миров за пределами Солнечной системы и выяснить, какие из них могут поддерживать жизнь. Обитаемая зона тогда определялась просто — как область вокруг звезды, где температура позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты. Это было логичное, но упрощенное представление, основанное на земном опыте.
Однако по мере того как каталоги экзопланет пополнялись тысячами новых объектов, стало очевидно: реальность гораздо сложнее. Планеты оказались удивительно разнообразными — от раскаленных суперземель до ледяных гигантов, от миров, запертых в приливном резонансе, до тех, чьи атмосферы могут сохранять тепло вопреки слабому свету родительской звезды. В этих условиях старое понятие «обитаемой зоны» требовало пересмотра.
Сегодня ученые все чаще различают консервативную и оптимистическую обитаемые зоны. Первая ограничена условиями, при которых парниковый эффект не приводит к испарению океанов, а углекислый газ не замерзает на полюсах, лишая атмосферу способности удерживать тепло. Вторая — более широкая — учитывает дополнительные факторы, такие как внутреннее тепло планеты или особенности ее вращения, которые могут расширить границы потенциальной обитаемости. Но даже этого уже недостаточно.
Новое исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предлагает еще более гибкий подход — концепцию «умеренной зоны». Эта зона определяется не строго по наличию жидкой воды, а по уровню инсоляции — количеству звездного излучения, достигающего планеты.
Авторы работы предлагают считать умеренными те планеты, которые получают от 0,1 до 5 солнечных постоянных Земли, то есть от примерно 136 до 6805 ватт на квадратный метр. Такой диапазон намеренно шире классических обитаемых зон и охватывает миры, которые могут быть слишком горячими или слишком холодными для жизни, как мы ее знаем, но все же представляют интерес с точки зрения климатической умеренности и потенциальной наблюдаемости. Солнечная постоянная Земли составляет около 1361 Вт/м² на верхней границе атмосферы, что дает представление о том, что описывает этот термин.
Это исследование также служит введением к проекту TEMPOS (Temperate M Dwarf Planets With SPECULOOS), направленному на поиск планет умеренного климата вокруг карликовых звезд поздних спектральных классов M — так называемых ультрахолодных красных карликов. Эти звезды особенно ценны для поиска транзитных экзопланет: их низкая светимость и эффективная температура (не выше 3400 К) означают, что умеренные по температуре планеты вращаются очень близко к ним, что повышает вероятность наблюдения транзита.
Именно в рамках этого проекта были обнаружены две новые экзопланеты — TOI-6716 b и TOI-7384 b. Первая — каменистая планета размером почти с Землю (0,91–1,05 радиуса Земли), вторая — субнептун с радиусом около 3,5 земных, вероятно, обладающий массивным водородно-гелиевым слоем над каменистым ядром. Обе обращаются вокруг красных карликов и описаны как умеренно теплые, что делает их ценными объектами для дальнейшего изучения.
Хотя ни одна из этих планет не попадает даже в оптимистичную обитаемую зону своих звезд, они находятся вблизи внутренней (более горячей) границы умеренной зоны. Это делает их особенно интересными для атмосферных исследований. Авторы отмечают, что TOI-6716 b обладает прогнозируемой метрикой спектроскопии пропускания (TSM), сопоставимой с планетами системы TRAPPIST-1, что делает ее перспективной целью для наблюдений с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб — при условии, что у нее сохранилась атмосфера. TOI-7384 b, благодаря своему размеру и предполагаемой массе, также может стать отличным кандидатом для изучения атмосферы с помощью JWST и будущих наземных обсерваторий следующего поколения.
«В совокупности эти открытия демонстрируют возможности сочетания TESS со скоординированными наземными исследованиями для создания каталога умеренных планет возле полностью конвективных карликовых звезд типа M (менее 0,35 массы Солнца) для изучения атмосфер в предстоящем десятилетии», — заключают исследователи.
В совокупности эти открытия демонстрируют пользу взаимодействия между космическими миссиями, такими как TESS, и наземными телескопами, включая сеть SPECULOOS. Они позволяют не просто находить новые миры, но и систематически формировать каталог умеренных экзопланет вокруг самых распространенных в Галактике звезд — красных карликов.
Этот каталог станет основой для следующего этапа в изучении экзопланет: перехода от простого обнаружения к детальному анализу атмосфер, климатических условий и, возможно, поиска биосигнатур. Таким образом, концепция «умеренной зоны» — это не просто терминологическое уточнение, а стратегический шаг вперед, расширяющий горизонты того, что мы считаем достойным внимания в бескрайнем разнообразии миров за пределами нашей Солнечной системы.