Этот космический охотник за планетами заметил периодическое изменение яркости звезды TOI-1080 — тусклого красного карлика, расположенного в 83 световых годах от нас. Последующие наблюдения с земли подтвердили: это не двойная звезда и не ошибка приборов, а настоящая планета, которую официально внесли в каталог под именем TOI-1080 b.

Новорожденная планета оказалась типичной суперземлей — ее радиус всего в 1.2 раза больше земного, а масса, скорее всего, не дотягивает и до двух масс нашей планеты. Вот только год здесь длится меньше четырех земных дней!

TOI-1080 b движется по орбите так близко к своей звезде, что температура на поверхности поднимается до 95°C (очень жарко, но терпимо). Учитывая возраст системы (не менее 5 миллиардов лет) и спокойный нрав красного карлика, ученые предполагают, что планета сохранила каменистую структуру и, возможно, даже обзавелась плотной атмосферой из углекислого газа или кислорода.

Но самое интересное кроется в будущем. TOI-1080 b попала в шорт-лист самых приоритетных целей для изучения космическим телескопом Джеймс Уэбб (JWST). Ее приоритетный балл оказался выше, чем у четырех из девяти планет, которые уже исследуются в рамках программы по изучению скалистых миров. Астрономы уверены: если где-то рядом с нами и есть шанс впервые детально изучить атмосферу каменистой планеты за пределами Солнечной системы, то TOI-1080 b — один из лучших претендентов на это открытие.

Астрономы подтвердили существование еще двух планет (всего 4) у близкого красного карлика GJ 887, расположенного всего в 10,7 световых годах от нас.

Международная команда исследователей объединила данные спектрографов HARPS и ESPRESSO с наблюдениями телескопа TESS, чтобы доказать: ранее неизвестные миры с периодами 4,4 и 50,8 дней действительно вращаются вокруг звезды. Результаты этого открытия опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

Особый интерес вызывает планета GJ 887 d, которая находится в обитаемой зоне своей звезды. Эта суперземля более чем в шесть раз массивнее нашей планеты и стала вторым ближайшим к нам миром в зоне жизни после Проксимы Центавра b.

Благодаря близости системы к Солнцу, GJ 887 d станет главной целью для будущих космических миссий, которые займутся поиском воды и возможных биосигнатур в атмосферах далеких планет.

Когда исследователи ищут жизнь во Вселенной, обычно первым делом смотрят на возможное наличие воды: есть ли океаны, находится ли планета в «обитаемой зоне» своей звезды. Однако новое исследование ученых из Цюрихского политехнического института показывает, что этого недостаточно. Оказывается, судьба жизни может решиться еще на стадии формирования планетного ядра. В расплавленной магме тяжелые металлы "тонут", увлекая за собой ценные элементы — если позволит химическая обстановка. Ключевую роль здесь играет кислород: его количество в момент «сортировки» определяет, останутся ли на поверхности фосфор и азот, без которых невозможны ни ДНК, ни белки.

Модели, построенные учеными, продемонстрировали удивительную узость «коридора возможностей». Если кислорода слишком мало, фосфор сплавляется с железом и навсегда уходит в ядро. Если кислорода слишком много — азот улетучивается в космос. И только при строго определенном, среднем уровне кислорода оба жизненно важных элемента остаются в мантии и становятся доступными для будущей биосферы.

Эту узкую химическую нишу исследователи назвали «химической зоной Златовласки». Земля, в отличие от Марса и множества других планет, попала точно в этот диапазон. Химическая удача 4,6 миллиарда лет назад сделала возможным все, что последовало потом.

Открытие может изменить стратегию поиска возможной жизни. Стоит ли тратить ресурсы на изучение миров, которые еще на стадии рождения лишились «кирпичиков жизни» — даже если на них есть вода и приятная температура? Поскольку химический состав планет наследуется от их звезды, астрономы теперь могут отсеивать неподходящие системы, просто анализируя спектр свечения центрального светила.

Поиск жизни может стать более целенаправленным: нам нужны звезды, похожие на Солнце. Наша планета — не просто везунчик в космической лотерее, но и ключ к разгадке того, где еще во Вселенной могла возникнуть великая химия жизни.

За последние три десятилетия астрономы открыли тысячи экзопланет, и статистика преподнесла сюрприз: большинство из них — не аналоги известных нам планет Солнечной системы, а так называемые суперземли. Это планеты с массой от 1,5 до 10 масс Земли, часто расположенные в зонах обитания своих звёзд. Но главная их особенность — повышенная сила тяжести, что ставит перед нами захватывающий вопрос: какой может быть жизнь в мире, где всё весит в разы больше?

Геология и ландшафты суперземель

Высокая гравитация формирует особый мир:

• Горы невысокие. Гравитация сильнее ограничивает рост горных хребтов. Вероятно, максимальные высоты будут в 2–3 раза меньше земных. Эрозия также будет действовать интенсивнее, сглаживая ландшафты.

• Атмосфера плотнее и компактнее. Тяжёлая гравитация удерживает более толстый слой атмосферы, которая может быть плотнее земной даже на больших высотах. Это создаёт сильный парниковый эффект, но и лучше защищает поверхность от космической радиации. Атмосферное давление на поверхности таких планет может быть колоссальным — от десятков до тысяч земных атмосфер, создавая условия, схожие с нижними слоями атмосферы Венеры или даже с газовыми гигантами. Однако если планета сформировалась вдали от водородного богатства протопланетного диска или потеряла первичную атмосферу из-за активности звезды (вспышки красного карлика), у неё может остаться вторичная атмосфера, подобная земной, но более плотная.

• Климатические особенности. Плотная атмосфера создаёт мощный парниковый эффект, который может как согревать планету в зоне обитания, так и легко привести к парниковому эффекту, превратив мир в адскую теплицу, как Венера. С другой стороны, она эффективно сглаживает перепады температур между днём и ночью (особенно на планетах в приливном захвате) и распределяет тепло по поверхности. Небо на таких планетах, вероятно, будет перманентно облачным с постоянными осадками или туманами, а цвета — более глубокими и тёмными оттенками из-за рассеяния света в плотной среде.

• Вулканизм и тектоника могут быть интенсивнее. Более мощные гравитационные силы способны генерировать больше внутреннего тепла, что приводит к активному вулканизму. Однако тектоника плит может быть подавлена из-за повышенного трения.

• Более плоский рельеф в целом. Континенты могут представлять собой обширные равнины или низкие плато, пересечённые глубокими, но не очень широкими речными долинами.

Если планета находится в зоне обитания и на ней есть жидкая вода и подходящая атмосфера, жизнь должна кардинально адаптироваться к постоянной тяжести. При этом не забудем о том, что если человеку на таких планетах будет крайне тяжело, то организмы, изначально развивавшиеся в условиях повышенной силы тяжести, будут воспринимать ее как вполне нормальную.

Растительный мир:

Низкорослость и массивность. Деревья будут невысокими, с толстыми, коренастыми стволами и мощной корневой системой. Высота вряд ли превысит несколько метров даже для самых крупных форм.

Наземная фауна: истинное царство силы
Именно здесь адаптации к тяжести будут наиболее впечатляющими. Главный принцип — максимальная прочность при минимальной высоте.

• Строение скелета: скелеты будут чрезвычайно массивными, плотными и часто комбинацией внутренних и внешних элементов (усиленный экзоскелет). Все кости будут толстыми, суставы — широкими, чтобы распределять нагрузку.

• Форма тела: приземистая, «распластанная». Центр тяжести должен быть как можно ниже. Шеи будут короткими и мощными, конечности — толстыми, колоннообразными, расположенными прямо под телом. Хвосты могут служить дополнительной опорой.

  Если тема вам интересна, то можете почитать объемную статью: Жизнь на суперземлях. Под гнётом силы тяжести.

Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной и существуют ли планеты у других звезд, веками будоражил умы ученых и философов, оставаясь областью гипотез. Однако настоящая революция в этой области произошла совсем недавно, на заре 1990-х годов. Именно тогда были получены первые неопровержимые доказательства.

Исторический прорыв совершили в 1992 году Александр Вольшчан и Дейл Фрейл, подтвердив наличие планетной системы у необычного объекта — пульсара PSR B1257+12. А спустя всего три года, в 1995-м, Мишель Майор и Дидье Кело открыли 51 Пегаса b — первую планету, обращающуюся вокруг звезды, похожей на наше Солнце. Эти открытия положили начало новой эре в астрономии.

С тех пор ученые разработали и отточили целый арсенал методов для «охоты» на далекие миры. Ключевые из них:

• Транзитный метод, при котором астрономы фиксируют едва заметное регулярное снижение блеска звезды в момент, когда планета проходит по ее диску.

• Метод лучевых скоростей (доплеровский), основанный на улавливании малейших «покачиваний» звезды, вызванных гравитационным притяжением обращающейся вокруг нее планеты.

• Прямое наблюдение — сложнейшая задача получения прямого изображения планеты, которая решается с помощью специальных инструментов-коронографов, блокирующих слепящий свет звезды.

• Метод гравитационного микролинзирования, использующий в качестве естественной «лупы» искажения пространства-времени, предсказанные теорией относительности.

Мощным катализатором в поиске экзопланет стали космические миссии, такие как «Кеплер» и TESS. Их неустанная работа привела к ошеломляющему результату: на сегодняшний день подтверждено существование более пяти тысяч экзопланет. Среди этого изобилия новых миров ученым удалось выявить несколько десятков особенно интригующих — тех, что по своим характеристикам попадают в «зону обитаемости» и могут быть потенциально пригодны для жизни.

На настоящий момент обнаружено уже огромное количество экзопланет. К сожалению, пригодными для жизни можно признать единицы, да и то относительно. Тем не менее, кандидаты на звание планеты, пригодной для жизни, имеются. Перечислю пару-тройку из них.

Кеплер-1649c
"Наиболее похожая на Землю" экзопланета по размеру и температуре, открытая при повторном анализе данных Kepler. Находится в 300 световых годах. Получает от своей звезды 75% света, который Земля получает от Солнца. Размер почти идентичен земному. Сложности: активность красного карлика.

TOI 700 d
Первая планета земного размера в обитаемой зоне, открытая телескопом TESS. Расположена в 101 световом годе у красного карлика TOI 700. Совершает оборот за 37 дней. Планета, вероятно, приливно заблокирована, но моделирование показывает наличие атмосферы и жидкой воды.

Проксима Центавра c
Вторая планета в ближайшей системе (4,24 световых года). Хотя находится за пределами зоны обитаемости, интересна для колонизации из-за близости. Это холодный мир, возможно, мини-нептун или суперземля. Преимущество - относительная близость, трудность - экстремально низкие температуры.

Если тема вам интересна, то вот статья для вас: Десять экзопланет для жизни.

Несмотря на то, что большинство звезд в галактике рождаются парами, а планеты считаются распространенным явлением, астрономы столкнулись с удивительным парадоксом. Из тысяч открытых экзопланет лишь около дюжины обращаются вокруг тесных двойных систем, что составляет ничтожную долю от ожидаемых сотен. Этот дефицит «татуинов» — планет с двумя солнцами — долгое время оставался одной из неразгаданных загадок в изучении экзопланет, особенно для пар звезд, совершающих оборот друг вокруг друга менее чем за неделю. Эта орбитальная «пустыня» явно указывала на существование мощного, но скрытого механизма, очищающего внутренние области таких систем от планет.

Разгадку предложили астрофизики, объединившие классическую механику с общей теорией относительности. Ключевым процессом оказалась прецессия — медленное вращение орбит. По мере того как звезды в паре сближаются под действием приливных сил, их орбита (из-за релятивистских эффектов Эйнштейна) начинает прецессировать все быстрее. Орбита планеты также прецессирует, но уже по ньютоновским законам, и ее вращение, наоборот, замедляется. Когда скорости этих двух «вращений» синхронизируются и входят в резонанс, орбита планеты резко вытягивается, становясь крайне нестабильной. Это неминуемо приводит к катастрофе: планета либо выбрасывается из системы в межзвездное пространство, либо падает на одну из звезд.

Таким образом, общая теория относительность, обычно ассоциирующаяся со стабильностью и тонкими эффектами, здесь выступает в роли космического «санитара». Она эффективно и быстро (по астрономическим меркам) уничтожает планеты во внутренних областях тесных двойных систем. Это объясняет, почему телескопы, ищущие планеты по периодическим затмениям звездного света (транзитный метод), почти не находят их у подобных пар. Открытие не только решает давнюю загадку, но и меняет понимание того, где стоит искать обитаемые миры: стабильные планетные системы, подобные нашей, с большей вероятностью могут сформироваться вокруг одинокой звезды или у очень широких двойных пар, где этот разрушительный релятивистский механизм не работает.

Даже после завершения миссии космический телескоп «Кеплер» продолжает дарить открытия. В данных его второй миссии K2 астрономы обнаружили сигнал от планеты-кандидата HD 137010 b (на рисунке) — каменистого мира, всего чуть крупнее Земли, который совершает оборот вокруг своей солнцеподобной звезды примерно за земной год. Это редкая удача, ведь такие планеты на землеподобных орбитах сложнее всего обнаружить.

Главная интрига планеты — это климат. Ее звезда холоднее Солнца, поэтому энергии она получает в три раза меньше, чем Земля. Расчетная температура поверхности — около -68°C, что сравнимо с морозным Марсом. Однако есть и надежда: планета находится у самого внешнего края «зоны обитаемости». Это значит, что при наличии плотной атмосферы с парниковыми газами (например, углекислым газом) она могла бы удерживать достаточно тепла для существования жидкой воды, а климат там может быть умеренным.

Пока это лишь «кандидат», так как телескоп зафиксировал только один транзит (прохождение планеты по диску звезды). Чтобы подтвердить открытие, нужны новые наблюдения — возможно, с помощью телескопов TESS или CHEOPS.

Шансы на обитаемость оцениваются примерно в 50/50. В любом случае, HD 137010 b — это уникальная лаборатория для изучения того, как далеко могут простираться условия для жизни у солнцеподобных звезд.