Новейший охотник за планетами НАСА, вероятно, нашел свою первую планету, а через несколько дней - вторую. Астрономы ждут независимого подтверждения от других телескопов, но из-за большого числа кандидатов, набравших 73 балла и считающих, может появиться избыток новых планет - впечатляющий результат для космического телескопа, который сделал свой первый научный снимок менее двух месяцев назад.
Транзитный обзорный спутник Exoplanet (TESS), запущенный в апреле этого года, провел несколько месяцев, летя к своей последней орбите, возвращаясь к Луне, а затем обратно, чтобы передавать данные на Землю. С этой точки зрения TESS проведет двухлетнее исследование для сканирования около 85 процентов неба. Ожидается, что орбитальная обсерватория обнаружит тысячи экзопланет вокруг ближайших и самых ярких звезд - идеальных кандидатов для дальнейшего изучения с использованием больших телескопов.
Первые две обнаруженные TESS планеты - действительно странные миры. Один похож на миниатюрного Нептуна, но сидит намного ближе к его звезде, делая его более горячим и более изменчивым, чем большая голубая планета нашей солнечной системы. Другой - мир размером с Землю, запертый в объятиях со своей звездой, настолько плотной, что он выходит на орбиту всего за 11 часов, что делает состояние поверхности особенно адским.
Но из тысяч экзопланет, которые откроет TESS, ученые в первую очередь заинтересованы в доле одного процента. Наталья Герреро, заместитель менеджера TESS по объектам интереса (TOI) в Массачусетском технологическом институте, говорит, что космический корабль действительно ищет около 50 планет, каждая из которых в четыре раза меньше радиуса Земли и находится в обитаемой зоне их звезды. *
«Мы надеемся, что найдем нечто большее, но это то, что мы ожидаем», - говорит Герреро.
Во вторник, 7 августа, спутник геодезической транзитной экзопланеты (TESS) сделал этот снимок Большого Магелланова облака (справа) и яркой звезды R Doradus (слева) с помощью всего одного детектора одной из его камер. полоса южного неба, запечатленная TESS в своем первом научном изображении в рамках первоначального цикла сбора данных. (НАСА / MIT / ТЕСС) В то время как весь каталог экзопланет поможет ученым узнать о распределении планет по всей галактике, горстка, которую Герреро надеется найти больше всего, является идеальной целью в поисках другого жизненного мира. Например, планета с радиусом менее четырех радиусов Земли является скалистой, и если она также вращается вокруг правильного расстояния от своей звезды (что зависит от размера и температуры звезды), она может поддерживать жидкую поверхностную воду. Ряд других факторов влияет на то, может ли жизнь реально существовать на планете, например, на изобилие органических соединений, но, учитывая то, что мы знаем о Земле, скалистые планеты с водой кажутся лучшим местом для начала.
Кроме того, следующее поколение больших телескопов сможет изучать эти планеты способами, которые сегодня невозможны с помощью телескопов. TESS находит планеты с помощью метода транзита, который ищет провалы в свете звезд, вызванные движением планеты впереди. Сложные датчики света на космическом телескопе «могут определять количество света, который блокирует мотылек, когда он летит в полнолуние», говорит Герреро. Следовательно, каждая планета, которую обнаружит TESS, будет той, которая проходит перед ее звездой с нашей точки зрения, что дает возможность найти цели для следующего большого шага в охоте на подобный Земле мир: измерение атмосфер.
Чтобы выяснить, из чего состоит атмосфера экзопланеты, вам нужен инструмент, называемый спектрометром, который может анализировать химическую сигнатуру небесных объектов. Когда планета проходит перед своей звездой, часть звездного света проходит через атмосферу, и определенные длины волн света отфильтровываются присутствием определенных элементов. Прямо сейчас, с чем-то вроде космического телескопа Хаббла, такие измерения могут быть сделаны только для соседних планет размером с Юпитер или больше. Но гигантские космические телескопы - такие, как предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба, чудовище размером с теннисный корт, которое планируется запустить в 2021 году - смогут изолировать свет, проходящий через атмосферу меньшей планеты, чтобы выяснить, из чего состоит воздух планеты., При правильном телескопе и условиях атмосфера может проявить себя, и мир, который мы знаем, размером с Землю, может действительно стать земным, если у него есть атмосфера, похожая на нашу.
TESS ищет планеты, которые находятся относительно близко, в пределах примерно 330 световых лет, рассеянных по Северному и Южному полушариям (космический телескоп сейчас ищет юг и повернет на север где-то в следующем году). Этот подход не похож на другой большой космический телескоп НАСА, Kepler, который смотрел на одно и то же поле звезд около четырех лет. В то время как Кеплер может собирать достаточно света, чтобы находить планеты на расстоянии до 3000 световых лет, новая исследовательская миссия с TESS обнаружит близлежащие планеты во всех точках неба.
Абель Мендес, директор лаборатории планетарной обитаемости в университете Пуэрто-Рико в Аресибо, ведет каталог потенциально обитаемых планет, найденных до сих пор. Сейчас в списке 55 планет, 22 из них размером с Землю, одна с Марсом и 32 «Супер-Земли», которые примерно в два раза больше Земли. (Это оптимистичные цифры - при самом строгом наборе критериев только 14 планет делают «пригодный для жизни» разрез.)
Мендес говорит, что он верит, что TESS даст «десятки» новых обитаемых экзопланет, и телескоп также расширит возможности его команды изучать некоторые из этих отдаленных миров. Из пары десятков известных обитаемых планет только четыре находятся в поле зрения Аресибо. «TESS предоставит гораздо больше целей для последующих наблюдений Аресибо и многих других телескопов по всему миру», - говорит Мендес.
В дополнение к исследованию отдаленных атмосфер, последующие наблюдения с помощью телескопов по всему миру могут научить нас удивительно много о планетах, находящихся далеко друг от друга. Возьмите Pi Mensae c, например, первую планету, обнаруженную TESS. Мир вращается вокруг звезды Пи Менсе около 60 световых лет или 350 триллионов миль. Он завершает орбиту всего за 6, 27 дня и имеет радиус, примерно вдвое превышающий размер Земли - два параметра, которые TESS может измерить, когда планета проходит перед своей главной звездой.
Но есть еще один важный элемент данных, который TESS не может измерить: масса.
Планета Pi Mensae c имеет почти в пять раз больше массы Земли. Чтобы рассчитать эту цифру, астрономам пришлось заглянуть в старые данные звезды. Уже было известно, что у Пи Менсе, или HD 39091, есть одна гигантская планета - в десять раз больше массы Юпитера. Эта планета была найдена в 2001 году англо-австралийским поиском планет (одной из самых ранних групп охотников за экзопланетами) посредством процесса, называемого лучевой скоростью. Метод радиальной скорости учитывает возмущения в движении звезды, которые могут указывать на то, что планета притягивает звезду своей гравитацией. Техника в первую очередь полезна для нахождения огромных планет, но как только одна из них обнаружена, измерения радиальной скорости могут использоваться для расчета массы.
«Хотя сигнал [новой] планеты определенно присутствует в данных, которые уже существовали, он не очень большой, потому что планета такая маленькая», - говорит Дженнифер Берт, аспирант Торреса из Института астрофизики и космических исследований им. - автор статьи, подробно описывающей первую планету TESS.
Техники работают над завершением космического телескопа TESS до запуска. (NASA) Определив массу Pi Mensae c, астрономы поняли, что планета, скорее всего, больше похожа на чрезвычайно маленький вариант Нептуна, чем на очень большой вариант Земли. Но через несколько дней после объявления своей первой планеты команда TESS уже нашла свою вторую - и это действительно странно.
Планета вращается вокруг звезды LHS 3844, которая является прохладной, маленькой звездой, называемой красным карликом. Эти прохладные маленькие звезды представляют собой самый многочисленный тип звезд во вселенной. У многих красных карликов есть планеты, которые вращаются вокруг в течение нескольких дней, но недавно открытая планета вокруг LHS 3844 завершает свою орбиту всего за 11 часов. Одна неделя на Земле составляет 15 «лет» на этой планете, превращая ее в небольшой класс планет с ультракороткими периодами.
Вначале открытия TESS будут смещены в сторону планет такого типа - повторные проходы через звезду означают, что их легче обнаружить. С десятками сильных кандидатов, все еще находящихся в списке TESS для этого сектора, может быть много открытий прямо за углом. Такие сопутствующие планеты будут накапливаться во время миссии, пока мы ждем, чтобы обнаружить больше похожих на Землю миров, которые вращаются вокруг своих звезд за несколько сотен дней.
Но, как указывает Берт, даже негостеприимные планеты рисуют блестящую историю ночного неба. Звезда Pi Mensae, теперь с двумя известными планетами, достаточно яркая, чтобы увидеть ее невооруженным глазом. Когда начнется двухлетняя миссия TESS - а команда уже планирует продление миссии - у нас должно быть хорошее понимание того, какие близлежащие звезды имеют свои собственные орбитальные миры.
«К тому времени, когда TESS завершит свою миссию, вы сможете выйти на задний двор, указать на звезду и знать, что вокруг нее есть планеты», - говорит Берт. Возможно, одна из этих планет будет даже немного похожа на нашу.
* Примечание редактора, 28 сентября 2018 г .: в предыдущей версии этой статьи неверно указывалось, что команда TESS надеялась найти около 50 планет в обитаемой зоне с массой Земли, которая в четыре раза меньше массы Земли, тогда как на самом деле она была меньше в четыре раза больше радиуса Земли. История была отредактирована, чтобы исправить этот факт.
