Veel hiljuti kommenteerisime planeedi Proxima b avastamist, mis on muutunud kirsiks eksoplanetaarse koogi peal. Ja 22. veebruaril 2017 kuulutati käratsemisega välja ühe kolme punase kääbuse, TRAPPIST-1, elamiskõlblikus tsoonis korraga kolme planeedi avastamine. See süsteem on peaaegu kümme korda kaugem kui Proxima Centauri, kuid on vähemalt kaks asjaolu, mis muudavad leiu viimase paari kuu jooksul tordil teise kirsiks. See:
- elamiskõlbulikus tsoonis on korraga kolm planeeti, see suurendab tõenäosust, et vähemalt üks neist sobib eluks;
- need planeedid, erinevalt Proxima b-st, on mööduvad, see tähendab, et nad läbivad tähe ketta maise vaatleja jaoks, mis hõlbustab oluliselt nende atmosfääri jälgimist.
Mõni sõna sensatsiooni ajaloost. Süsteemi avastas 2015. aastal väike Belgia teleskoop TRAPPIST. Nimi - Transiting Planets and Planetesimals South Telescope South - on kohandatud Belgia õllemargile. Teleskoop asub Tšiilis Euroopa lõunaobservatooriumi La Silla observatooriumi juures.
Tema abiga avastati külma punase kääbuse 2MASS J23062928-0502285 [1] lähedalt kolm transiidiplaneeti, mis said teise inimlikuma nime TRAPPIST-1 - see oli esimene selle teleskoobi poolt avastatud planeedisüsteem. Seejärel jälgis süsteemi Euroopa teleskoop VLT (väga suur teleskoop) ja lõpuks tänu NASA Spitzeri infrapuna-kosmoseteleskoobi andmetele oli süsteem "lahti harutatud" ja leidis, et planeete on seitse. Tegelikult oli viimane samm NASA pressikonverents 22. veebruaril.
Joonis: 1. TRAPPIST-1 tähe valguskõver Spitzeri kosmoseteleskoobi 20-päevase seansi ajal. Rohelised punktid - vaatlused maapealsete teleskoopidega. Vertikaalne - tähe heledus hetkel keskmise heleduse suhtes. Teemandid tähistavad konkreetsete planeetide transiite. Punktide ülespoole heitmine on kõige tõenäolisem tähe sooritus. Planeedil h on ainult üks transiit. Selle perioodi ja orbiidi raadiust hinnatakse ühe transiidi kestuse põhjal (vt joonis 2)
Joonis: 2. Tähe valguskõverad iga seitsme planeedi transiidi ajal
Reklaamvideo:
Elamiskõlblik tsoon hõlmab planeete e, f, g, kuigi esmapilgul on planeet d kütte intensiivsuseks sobivam kui g. See nõuab üsna keerukat arutelu võimaliku kasvuhooneefekti hinnangutega, sealhulgas palju ebakindlust. Muidugi on elamiskõlbliku tsooni mõiste väga meelevaldne.
Ükskõik, kuidas me elamiskõlblikku tsooni määratleme, on nende planeetide tegeliku eluks sobivusega tõsiseid probleeme. Samad probleemid nagu Proxima b. Neid seostatakse punaste kääbuste olemusega.
1. Need on väga vägivaldse magnetilise aktiivsusega tähed. Neil on paks konvektiivne kiht. Erinevalt Päikesest, kus soojus kandub väljapoole peamiselt footonite difusiooni teel, valitseb seal konvektsioon. Päikesel on ka konvektsioon, mistõttu ilmuvad laigud, leekid, esiletõstetud kohad ja Maal - magnetilised tormid ja auroorad. Seal on kõik need nähtused palju intensiivsemad.
2. Nende tähtede heledus nende eluloo alguses muutub oluliselt. Esimesed miljonid aastad säravad nad kümneid või isegi sadu kordi eredamalt kui püsiseisundis.
3. Punaste kääbuste elamiskõlblik tsoon on tähele nii lähedal, et planeedid langevad loodete sulgemisse: kas nad on alati tähega ühe poole küljel või on nende päev pikem kui nende aasta (süsteemi TRAPPIST-1 puhul on esimene võimalus tõenäolisem).
Mis teha, loodus teist korda vähem kui aasta jooksul libistab meid just sellistest mitte eriti julgustavatest planeedisüsteemidest. See pole üllatav - neid on spektromeetrilise meetodi abil palju lihtsam leida (sel viisil on Päikese lähedal Maa tuvastamine võimatu), need osutuvad tõenäolisemalt mööduvateks ja transiidid on kontrastsemad, lõpuks on punaseid kääbuseid rohkem kui kollaseid ja oranže.
Joonis: 3. Kolme planeedi üheaegne läbisõit. Valguskõver, mis võeti 11. detsembril 2015 Euroopa teleskoobi VLT abil
Niisiis, andmed leitud süsteemi TRAPPIST-1 kohta (vigu ei anta).
| Planeet | Orbiidi raadius | Periood | Planeedi raadius | Kütte intensiivsus (maapealsetes ühikutes) |
| b | AU 0,011 | 1,51 päeva | 1,09 Re | 4.25 |
| c | 0,015 | 2.42 | 1.06 | 2.27 |
| d | 0,021 | 4.05 | 0,77 | 1.14 |
| e | 0,028 | 6.10 | 0,92 | 0,66 |
| f | 0,037 | 9.21 | 1.04 | 0,38 |
| g | 0,045 | 12.35 | 1.13 | 0,26 |
| h | 0,063 | ~ 20 | 0,75 | 0,13 |
Täht. Mass - 0,08 päikest, raadius -0,117 päikest, heledus - 0,5103 päikest, temperatuur 2550K
Planeetide masse oli võimalik ligikaudselt hinnata - nende vastastikuse mõju tõttu on transiidid ajas veidi nihkunud. Vead massi määramisel on suured, kuid võime juba järeldada, et planeetide tihedus vastab kivimitäidisele.
Muidugi leitakse lähitulevikus päikesetaoliste tähtede lähedalt maakera sarnaseid planeete. Tegelikult on Kepleri andmetest juba mitu sellist planeeti leitud, ainult et nad on väga kaugel. Piisab kogu taeva vaatlemisest mitusada eredaid tähti (mis on kavas lähiaastatel) ja sellised planeedid avastatakse saja valgusaasta jooksul (ja õnnega veelgi lähemal).
Tegelikult jäävad mugavate tähtede lähedal olevad mugavad planeedid 15–20 valgusaasta kaugusele (see tuleneb Kepleri saadud statistikast), kuid nende avastamiseks on vaja kosmoses kasutatavaid interferomeetreid, mis varsti ei ilmu (vt [2]).
Lootus, et vähemalt üks planeetidest sobib eluks, püsib. Neil võis esialgu olla palju vett - nad ei saanud moodustada oma praegust kohta ja pidid protoplanetaarse ketta perifeerialt tähte rännama - lumepiiri tõttu, kus on palju jääkehi. Tõsi, nad rändasid tagasi ajastusse, mil täht oli palju heledam. Kuid Proxima b kohta tehtud hinnangud näitavad, et planeetide hüdrosfäärid võivad üle elada kümnete miljonite aastate kõrvetava kuumuse.
Loodete sulgemine ei ole saatuslik, kui planeedil on tihe atmosfäär ja globaalne ookean - siis suudab soojusülekanne päevase ja öise poolkera temperatuuri erinevuse tasandada.
Tõsisem probleem on tähetuule ja tugeva kiirguse mõjul atmosfääri puhumine. Pressikonverentsil öeldi, et staar on nüüd rahulik. See kehtib tõepoolest, kui mõtleme termilist kiirgust, kuid mitte röntgenikiirgust: TRAPPIST-1 - mõõdetuna otse XMM-i kosmose observatooriumi poolt - kiirgab umbes sama palju röntgenikiirgust kui Päike. Kuna planeedid on tähele kümme korda lähemal kui Maa Päikesele, on nende röntgenkiirgus Maa omast kolm suurusjärku suurem.
Röntgen ei kujuta otsest ohtu elule - see imendub atmosfääri. Probleem seisneb planeedi dehüdratsioonis: röntgenikiired ja tugev ultraviolettvalgus lõhustavad veemolekule - vesinik aurustub kergesti, hapnik seondub. Veelgi hullem, kuna seal on intensiivne röntgen, peab olema tugev tähetuul - see eemaldab atmosfääri välimised kihid. Ainus pääste sel juhul on planeedi magnetväli. Kas nendel planeetidel on piisavalt tugev väli, on küsimus. Ehk on.
Niisiis jääb lootus, et mõned süsteemi TRAPPIST-1 planeedid sobivad eluks. Kas seda lootust saab kinnitada või ümber lükata? See on võimalik ja palju lihtsam kui Proxima b puhul, kus tuleb jälgida kas peegelduvat või planeedi enda soojuskiirgust.
Tähe kiirgusest on seda väga raske eraldada. Siin saab planeedide atmosfääri jälgida valguses, mis on võrreldamatult lihtsam.
Proxima b puhul suudab uus James Webbi kosmoseteleskoop midagi näidata ainult äärmisel juhul: üks poolkera on kuum, teine on külmunud. TRAPPIST-1 puhul on realistlik näha neeldumisjooni planeetide atmosfäärides. Või panna mõned piirangud peale. Üks selline piirang on juba seatud: sisemistel planeetidel pole paksu vesiniku atmosfääri.
Joonis: 4. Süsteemi TRAPPIST-1 orbiitide skeem. Elukohatsoon on tähistatud halliga. Punktjooned - ta on veidi erinevas tõlgenduses
Kas on olemas teoreetiline võimalus, et James Webb avastab elu ühel neist planeetidest? Elu kõige kõnekam marker on hapnik. See on täielikult tuvastatav nii osooni kui ka O2 kujul. Teine asi on see, et teatud kogus hapnikku võib tekkida näiteks veemolekulide dissotsieerumise tõttu tähe kõva kiirguse mõjul. Hinnata, kui palju hapnikku on usaldusväärne marker, pole lihtne. On vaja teada dissotsiatsiooni kiirust ja hapniku sidumise kiirust - ebakindlust on palju. Kuid kui hapnikku on sama palju kui Maal, pole kuhugi minna: seda saab anda ainult elu. Kui hapnikku on vähe, ei tähenda see, et elu poleks: esimesel paaril miljardil eluaastal oli Maal vähe hapnikku.
Kokkuvõtteks tahaksin väljendada kahetsust, et Venemaa möödus eksoplaneetide uurimisest. On üksikisikuid ja üksikuid töökohti, kuid ei midagi enamat. Kuid see ala ei nõua hiiglaslikke installatsioone - pigem on hall aine ja visadus, kui meie teadus on alati suutnud kiidelda. Mõningast lootust annab Venemaa projekt Millimetron - 10-meetrise peegliga krüogeenne kosmoseteleskoop: projektis on eksoplaneetide uurimine üks esimesi punkte. See on aga eraldi väljaande teema.
Boris Stern, astrofüüsik, Ph. D. füüsiline -mat. teadused, juhatanud. teaduslik. sotr. Tuumauuringute Instituut RAS (Troitsk)
