Проксиму b проверили на устойчивость к радиации

Проксима Центавра b: нам всем нужно немного остыть (3 фото)

Если в среду вы не были на Земле, то вы пропустили следующее: астрономы нашли планету, которая находится настолько близко к нам, насколько это вообще возможно — в ближайшей звездной системе Альфа Центавра. Планета под названием Проксима Центавра b завершает круг вокруг своей звезды каждые 11,2 дня. И да, она находится в «потенциально обитаемой зоне», зоне Златовласки, где жидкая вода может (пока только может) быть на поверхности. Ее масса — 1,3 земных — подразумевает, что планета должна (пока только должна) быть твердой. Неудивительно, что мы уже записали ее в список величайших открытий столетия.

Но подождите минутку. Астрономы находили и другие планеты земного типа в обитаемых зонах в последние годы. По данным Лаборатории планетарной обитаемости при Университете Пуэрто-Рико, в настоящее время подтверждено существование 15 потенциально обитаемых экзопланет «земных размеров» (с позиции массы или радиуса). И хотя да, Проксима Центавра b имеет массу ну ооооочень близкую к земной, в остальных свойствах она может быть не такой уж и землистой.

Что действительно выделяет эту планету на фоне конкурентов и что привлекло внимание в первую очередь, это ее местоположение. Точно так же, как ближайший супермаркет к дому станет самым посещаемым магазином для вас, Проксима Центавра b греет душу ученых своей близостью и привлекательностью. Впрочем, эта привлекательность пока остается под вопросом.

Во-первых, ученые пока знают только минимальную массу Проксимы Центавра b — наименьшую массу, которая может быть у нее, — и не знают ее радиуса. То есть не знают наверняка, твердая она или нет.

«Не забывайте, что у нас есть только минимальная масса этой планеты, — писала астроном Элизабет Таскер в Твиттере. — По этим показателям я буду близнецом большинства форм жизни на Земле».

Кроме того, звезда укрывает планету высокоэнергетической радиацией, а значит давным-давно иссушила всю воду. Если же гидратация осталась хоть какая-то, она будет лишь в наиболее освещенных солнцем местах. И хотя «достаточно теплая, чтобы иметь воду» это важный факт, его нельзя приравнивать к фактической обитаемости.

Рори Барнс, астроном из Университета штата Вашингтон, разработал индекс обитаемости, который оценивает потенциально приятные планеты, исходя из большого числа нюансов. И его выводы неутешительны. «Я пессимистично отношусь к тому, что хоть какая планета может быть обитаемой, поскольку слишком много требований должны быть удовлетворены», говорит он. «Но Проксима дает нам отличный шанс узнать, прав я или нет».

Выдавать желаемое за действительное

Проксима Центавра b: нам всем нужно немного остыть (3 фото)

В свете всей этой неопределенности, ажиотаж, или как его сейчас модно называть — хайп, по поводу этой планеты кажется преждевременным или просто откровенно неправильным. Но хайп определенно есть.

«Я была удивлена, когда прочитала статью Европейской южной обсерватории, в которой было весьма четко сказано: это самая похожая на Землю планета из всех, что мы пока нашли», говорит Лиза Мессери, антрополог из Университета Вирджинии, «несмотря на то, что в этой же самой статье написали, что у планеты нет времен года, год длится 11 дней, небо должно быть красным, а Проксима Центавра является активной звездой с солнечными вспышками. Другими словами: это вообще необитаемый мир».

Мессери не изучает экзопланеты. Она изучает людей, которые изучают планеты — следит за ними и интервьюирует много лет. Реакция на это открытие, говорит она, в большей степени связана с близостью Проксимы к нам. «Причина того, что нас волнует эта планета, в том, что это место, в которое мы можем попасть и быть». В случае с большинством планет, нам остается только воображать. Но Проксима Центавра b — это первая экзопланета, которая может стать физически достижимой.

Земная география аналогичным образом влияет на наше восприятие. «Мы чувствуем себя связанными с местами, которые близки к нам, поскольку можем отправиться туда на выходных, — говорит Мессери. — Даже если я не собираюсь в Нью-Йорк в субботу, тот факт, что я могу, делает его частью моего мира».

Материалы по теме

00:04 — 25 марта 2016

Последняя супервспышка

Уничтожит ли сегодня Солнце жизнь на Земле
В результате самых мощных вспышек на Солнце в окружающее пространство за несколько минут уходит до триллиона мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это примерно пятая часть энергии, излучаемой Солнцем за одну секунду, и вся энергия, которую выработает человек за миллион лет (при условии ее производства современными темпами). Супервспышки происходят, как правило, на более крупных звездах спектральных классов F8-G8 — массивных аналогов Солнца (относящегося к классу G2). Эти светила обычно не быстро вращаются вокруг своей оси и могут находиться в составе тесной двойной системы. Мощность супервспышек превышает типичные солнечные вспышки в десятки тысяч раз, однако ученые не исключают возможность такого катаклизма и на Солнце.

Кроме того, вероятнее всего Proxima b находится в приливном захвате с Проксимой Центавра, то есть повернута к ней всегда одной стороной. Это означает, что одна половина небесного тела разогрета до высоких температур, а другая — всегда холодная. Однако это не столь страшно для возможной жизни. В плотной атмосфере возможны конвективные потоки, и в приграничных между холодными и горячими регионами областях могут установиться вполне комфортные температуры. Столь крупная планета, вероятнее всего, возникла на большем удалении от светила и с течением времени мигрировала к нему ближе. На примере Солнечной системы известно, что на таких небесных телах достаточно много воды.

Если у Proxima b, как и у Земли, есть собственное магнитное поле, воздействие радиации на планету может оказаться не столь сильным. В любом случае современными методами напрямую обнаружить у экзопланеты собственное магнитное поле невозможно. И дело это не быстрое. Те же наблюдения за красным карликом осуществлялись на Европейской южной обсерватории с 2000 по 2014 годы. Заподозрили существование Proxima b впервые в 2013 году. Данные окончательно подтвердились в ходе наблюдений, проведенных с 19 января по 31 марта 2020 года.

Расположение тройной звезды на небесной сфере

Расположение тройной звезды на небесной сфере

Изображение: Y. Beletsky (LCO) / ESO/ESA / NASA / M. Zamani

1/3

Проксима Центавра вместе с двойной звездой альфа Центавра, в которой светила находятся на расстоянии около 23 астрономических единиц друг от друга, вероятно, образует тройную систему — ближайшую к Солнцу. От двойной звезды Проксима Центавра удалена на десять тысяч астрономических единиц. Вопрос можно ли считать двойную альфа Центавра и одиночную Проксиму Центавра тройной системой, дискутируется. Но если это так, то красный карлик вращается вокруг пары солнцеподобных звезд с периодом более 500 тысяч лет.

Астрофизик Филип Любин из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предлагает отправить туда флот небольших космических кораблей с солнечными парусами. Размещенная на околоземной орбите система лазеров способна разогнать их до релятивистских скоростей. Аналогичную идею высказывали российский бизнесмен Юрий Мильнер и британский физик-теоретик Стивен Хокинг.

Вперед и с песней

Хотя ученые не собираются к Альфе Центавра в субботу, они определенно намереваются совершить туда перелет. Инициатива Breakthrough Starshot, о которой было заявлено в апреле, планирует отправить к звезде зонды размером с почтовую марку. На момент анонса Проксимы, люди, стоящие за проектом, пока не определили, какую из звезд в тройной системе хотят посетить (но теперь выбор почти очевиден).

Правда, обсуждать межзвездное космическое путешествие — в смысле, серьезно обсуждать — пока рановато. Ученые стараются держаться подальше от таких обсуждений. Но теперь есть повод и место, на которое можно указывать, говорит Мессери. Имея такое место, ученые могут вполне честно и с пристрастием публично говорить о межзвездных намерениях.

Близость новой планеты также делает поиск инопланетной жизни более обоснованным. Есть реальная звезда, реальная землеподобная планета, реально рядом. Если бы из этой системы пришел сигнал в стиле «Контакта», можно было бы поспорить на миллион долларов, что правительства мировых стран объединятся и отправят туда людей. Потому что межзвездное путешествие с участием людей к Проксиме — это космическая версия выходной поездки Мессери в Нью-Йорк.

Отправка межзвездного сообщения к инопланетянам вместо того, чтобы ждать получения оного, исторически считается философским упражнением. Сообщение может идти к пункту назначения много поколений, равно как и гипотетический ответ. Но с Проксимой мы получаем нечто вроде настоящего разговора с инопланетянами, будто встретились с незнакомцем, говорит Дуглас Вакоч, руководитель METI International. «Менее чем за десять лет мы могли бы отправить сообщение и получить ответ от заинтересованных центаврианцев».

Проксима Центавра b: нам всем нужно немного остыть (3 фото)

Более традиционные науки тоже поучаствует в разделении выгод: например, Европейский чрезвычайно большой телескоп сможет сделать снимки этой планеты, которые обеспечат хоть немного новой информации (а может и много). Она позволит ученым найти возможные биосигнатуры, указывающие на существование жизни. Ученые сходят с ума при одной мысли о такой возможности, поскольку чем ближе планета, тем больше информации о ней мы можем узнать.

Проксиму b проверили на устойчивость к радиации

Компьютерное моделирование показало, что условия на Проксиме Центавра b могут быть пригодны для существования жизни, если планета имеет атмосферу по плотности схожую с земной. В таком случае газовая оболочка экзопланеты сможет защитить ее обитателей от губительного воздействия излучения центральной звезды. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

.

Планета Проксима Центавра b была открыта астрономами в этом году и сразу же вызвала большой интерес со стороны научного сообщества. Это не удивительно: во-первых, она вращается вокруг ближайшей к Земле звезды — Проксимы Центавра, а во-вторых, находится в потенциально обитаемой зоне, то есть там, где может существовать жидкая вода. Однако наблюдательных данных, которые позволили бы достоверно судить о том, может ли на Проксиме b существовать жизнь, пока что недостаточно. Фактически, все, что известно ученым, — это период вращения планеты (11,2 земных суток), приблизительная масса (1,2 массы Земли) и удаленность от светила (0,05 астрономических единиц). Тем не менее, исходя из этой информации, а также из сведений о Проксиме Центавра, можно строить модели, пусть и основываясь на различных допущениях.

Так, расчеты показывают, что на поверхность планеты будет падать большое количество экстремального ультрафиолетового и рентгеновского излучения. По оценками исследователей, Проксима b должна получать, как минимум, в 250 раз больше рентгеновского излучения, чем Земля. Это накладывает определенные ограничения на возможность существования жизни на планете, так как рентгеновские лучи являются ионизирующими, то есть вредными для живых организмов. Так, смертельная доза радиации для человека составляет 5 до 10 зиверт, для золотой рыбки — 100 зиверт, 100-1000 зиверт для насекомых, 10 000 зиверт для вирусов и 10 000 — 100 000 зиверт для бактерии Deinococcus radiodurans.

Однако автор новой работы, Димитра Атри (Dimitra Atri), считает, что жизнь на Проксиме b сможет существовать, даже если на Проксиме Центавра будут происходить вспышки и выбросы корональной массы, сопровождаемые всплесками протонов высоких энергий. К такому выводу он пришел, оценив вероятный размер звездных вспышек (на основе зарегистрированных солнечных вспышек), возможную плотность атмосферы планеты и напряженность магнитного поля.

Доза радиации, которая попадет на Проксиму b в результате вспышки на Проксиме Центавра, если атмосфера будет иметь «столбцовую плотность» 100 (сплошная линия), 300 (точечный пунктир), 700 (короткие штрихи) и 1000 (длинные штрихи) грамм на сантиметр в квадрате. Горизонтальной линией показана усредненная суточная доза радиации от естественного радиационного фона на Земле.

Dimitra Atri

Поделиться

Расчеты астрофизика показали, что если планета будет иметь газовую оболочку по плотности не уступающую земной («столбцовая плотность» около 1000 грамм на сантиметр в квадрате) и такое же, как у Земли, магнитное поле, то организмы на ее поверхности смогут пережить большинство вспышек на Проксиме Центавра. По оценкам исследователя, биосфере планеты вряд ли навредят даже мощные вспышки с энергией более 1×1035 эрг (большие вспышки на Солнце имеют энергию около 1×1032 эрг). В случае, если атмосфера будет менее плотной («столбцовая плотность» 700 грамм на сантиметр в квадрате), выбросы частиц с высокими энергиями станут угрозой для некоторых видов, например человека. В худшем случае, если у Проксимы b почти не окажется магнитного поля, вспышки «сдуют» с нее атмосферу и тогда вся жизнь, подобная земной, погибнет.

Тем не менее, автор работы подчеркивает, что при оценке жизнепригодности планеты необходимо учитывать не только единовременный, но и накопительный эффект, создаваемый всплесками протонов высоких энергий. На красных карликах спектрального класса М (к которым относится Проксима Центавра) вспышки с мощностью 1034—1035 эрг происходят примерно раз в десятилетие, а с мощностью 1032 — каждые пять дней. На поверхность планеты с атмосферой и напряженностью магнитного поля, как у Земли, все равно будет попадать сравнительно небольшая доза радиации (около 0,01 зиверт), но при отклонениях — например, при более тонкой атмосфере — они уже будут вредить живым организмам (например, для человека вредной считается доза радиации от 50 миллизиверт).

Недавно астрофизики попытались рассчитать возможный состав и строение Проксимы b. По их оценкам, на поверхности планеты может существовать океан, однако эти расчеты весьма приблизительны. Модели других исследователей показывают, что у тусклых звезд вполне могут формироваться землеподобные планеты, и ученые также допускают на них существование океанов.

Кристина Уласович

Глядя в зеркало

И все же это не близнец Земли, независимо от того, что говорят заголовки, и ученые пока не нашли близнецов Земли. Горячие юпитеры — это круто; планеты со стеклянными дождями тоже веселят; суперземли — вообще что-то сверхъестественное. Составить полную перепись экзопланет будет очень ценным приобретением. Но большинство ученых, по мнению Мессери, на самом деле хотят просто найти еще одну Землю. Это отражается в научных приоритетах. Космический телескоп Кеплер, который нашел больше планет, чем кто-либо еще на этой планете, был «специально спроектирован для исследования части нашего региона галактики Млечный Путь в поиске десятков планет земных размеров в или возле обитаемой зоны», согласно NASA.

Поиск «близнеца Земли» это стремление к платоническому идеалу, говорит Мессери. «Он позволяет нам видеть Землю в расцвете лет, какой мы хотели бы ее видеть, какая не обезображена изменением климата, войной или болезнью».

Но такого места мы пока не нашли. И можем не найти никогда. В стремлении найти идеальную пару, вы обычно находите кого-то, кто очень клевый, но кричит на вас, когда голоден, или ненавидит вашу маму. В поисках идеальной работы вы обретаете себя в роли посудомойки. В этом смысле обнаружение Проксимы Центавра b является репрезентацией стремления человечества к совершенству, к чистой и девственной Земле.

Скорее всего, такое будет происходить постоянно. Мы поставили перед собой великую цель и потерпели неудачу. Не потому что мы такие невезучие, а потому что были обречены на нее изначально, ведь в этом природа человечества: вечно стремиться к идеалу и никогда его не достигать.

Alpha Centauri

Ни так давно возле нашей ближайшей соседки Проксима центавры была обнаружена планета Проксима B. Буквально пару дней назад астрономы подтвердили существование второй планеты Проксима C. О присутствии этой второй планеты сообщалось еще в апреле. Большинство экзопланет обнаруживаются с использованием метода транзита, где чувствительные инструменты обнаруживают падение светимости звезды, вызванное движением планеты перед ее звездой. Но это работает только тогда, когда эти планеты выровнены с нашей позицией наблюдения. Планеты Проксима Центавра были найдены методом лучевой скорости.

Несмотря на то, что звезды намного массивнее своих планет, планеты все же оказывают гравитационное воздействие на звезду, притягивая ее. Метод лучевой скорости измеряет реакцию звезды на это изменение, и это может многое сказать астрономам.

В 1999 году астрономы использовали датчик тонкого наведения Хаббла 3 для астрометрического исследования Проксима Центавра . В то время они установили верхний предел массы для первой планеты, Проксима Центавра b, 0,8 массы Юпитера. Они также установили верхний предел орбитального периода менее 1000 дней. Теперь, когда радиальная скорость показала присутствие другой планеты, Проксима Центавра c, с орбитальным периодом 1900 дней, ученые повторно изучили все данные для Проксима Центавра b.

Со всеми этими данными ученые теперь знают о параллаксе, движении и общей массе системы Проксима Центавра b.

Но команда, стоящая за этой новой работой, не остановилась на этом. Они также использовали инструмент SPHERE на VLT, чтобы получить более точное измерение массы для Проксима Центавра c. Ключевой фигурой за этим является астроном Фриц Бенедикт из обсерватории Макдональдс. Бенедикт и его команда обнаружили, что новая планета Проксима Центавра c, примерно в семь раз массивнее Земли.

Но в любом случае, теперь они знают, что наш новый сосед Проксима Центавра с, настоящий.

Были некоторые расхождения в различных измерениях Проксима Центавра c. В статье 2020 года в журнале «Природная астрономия» Пол Вудс сказал, что «… обнаружение не является полностью определенным, поскольку движение кандидата не соответствует текущему наилучшему измерению астрометрического движения звезды-хозяина».

Вудс также сказал, что Проксима Центавра c, кажется, в пять раз больше Юпитера, намного больше, чем предполагал Бенедикт и его команда. «Возможное решение этой проблемы заключается в том, что кандидат на планету окружен пылевыми облаками или системой расширяющихся колец, очень похожих на кольца Сатурна», — предположил он.

Это вполне может быть правдой, но пока у нас нет возможности узнать. Будущие телескопы, скорее всего, ответят на этот вопрос. Но если оставить в стороне различия в размерах, похоже, что Проксима Центавра c реален, и у нас появился новый сосед.

Подтверждение Проксима Центавра с действительно из-за упорного определения астронома Фриц Бенедикта . Объединив три разных набора данных, он доказал существование планеты и ограничил ее массу и орбиту. «По сути, это история о том, как старые данные могут быть очень полезны, когда вы получаете новую информацию», — сказал Бенедикт в пресс-релизе . «Это также история о том, как трудно уйти в отставку, если ты астроном, потому что это забавная штука!»

Вопрос обитаемости всегда вступает в игру с этими объявлениями. Самая новая планета, Проксима Центавра c, вероятно, слишком холодная. Но мы не знаем наверняка. Проксима Центавра b по массе похожа на Землю и, по-видимому, находится в обитаемой зоне своей звезды.

Но вопрос в том, есть ли у красных карликов обитаемые зоны? Красные карлики могут вспыхнуть и могут уничтожить атмосферу своих планет интенсивной радиацией. Сомнительно, что что-нибудь могло пережить это.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

1

Перейти к обсуждению

Жизнепригодность[ | ]

Основная статья: Жизнепригодность системы красного карлика

Неизвестно, является ли планета пригодной для жизни. Было заявлено, что орбита находится в пределах обитаемой зоны Проксимы Центавра — в области, где при надлежащих условиях и свойствах атмосферы жидкая вода может существовать на поверхности планеты. Её наличие не противоречит известным климатическим моделям и различным вариантам состава атмосферы — от полного покрытия поверхности при парциальном давлении CO2 ≳ 1 бар, до небольшого скопления ледников на полярных шапках при давлении CO2 ∼0.5 бар[13].

Согласно оценке, Проксима Центавра b в настоящее время получает в 60 раз больше высокоэнергетического излучения, чем Земля и рентгеновское излучение в 400—404 раза больше, чем Земля, это при том, если у этой экзопланеты нет магнитного поля, а общее количество полученного излучения с момента образования превышает в 7-16 раз количество излучения, полученного Землёй[14]. Такие показатели допускают возможность существования биосферы, использующей биологическую флуоресценцию как защитный механизм от вспышек ультрафиолетового излучения Проксимы Центавра. Данное явление, известное у некоторых видов коралловых полипов, теоретически может наблюдаться как временная биосигнатура на экзопланетах, обращающихся вокруг звёзд с активным УФ-излучением[15].

Астрономы зарегистрировали мощную вспышку на родительской звезде в марте 2020 года с помощью радиотелескопа Atacama Large Millimeter Array. Её яркость увеличилась на протяжении 10 секунд в 1000 раз. Этой вспышке предшествовала более слабая вспышка на Проксиме Центавра, длившаяся менее 2 минут[16]. Проксима Центавра b должна была получить огромную дозу радиации, поэтому, если на планете существовала биосфера, это было для неё катастрофическим событием. Как отметила одна из исследователей, Мередит МакГрегор (Meredith MacGregor), подобные многочисленные вспышки могли лишить планету атмосферы или океана и сделать её поверхность абсолютно безжизненной[17].

Жизнепригодность

Неизвестно, является ли планета пригодной для жизни. Было заявлено, что орбита находится в пределах обитаемой зоны Проксимы Центавра — в области, где при надлежащих условиях и свойствах атмосферы жидкая вода может существовать на поверхности планеты. Её наличие не противоречит известным климатическим моделям и различным вариантам состава атмосферы — от полного покрытия поверхности при парциальном давлении CO2 ≳ 1 бар, до небольшого скопления ледников на полярных шапках при давлении CO2 ∼0.5 бар[10].

Согласно оценке, Проксима Центавра b в настоящее время получает в 60 раз больше высокоэнергетического излучения, чем Земля и ренгеновское излучение в 400-404 раза больше, чем Земля, это при том, если у этой экзопланеты нет магнитного поля, а общее количество полученного излучения с момента образования превышает в 7-16 раз количество излучения, полученного Землёй[11]. Такие показатели допускают возможность существования биосферы, использующей биологическую флуоресценцию как защитный механизм от вспышек ультрафиолетового излучения Проксимы Центавра. Данное явление, известное у некоторых видов коралловых полипов, теоретически может наблюдаться как временная биосигнатура на экзопланетах, обращающихся вокруг звёзд с активным УФ-излучением[12].

Астрономы зарегистрировали мощную вспышку на родительской звезде в марте 2020 года. Её яркость увеличилась на протяжении 10 секунд в 1000 раз. Этой вспышке предшествовала более слабая вспышка на Проксиме Центавра, длившаяся менее 2 минут[13]. Проксима b должна была получить огромную дозу радиации, поэтому, если на планете существовала биосфера, это было для неё катастрофическим событием. Как отметила одна из исследователей, Мередит МакГрегор (Meredith MacGregor), подобные многочисленные вспышки могли лишить планету атмосферы или океана и сделать её поверхность абсолютно безжизненной[14].

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: