Треть планет, вращающихся вокруг красных карликов, может находиться в обитаемой зоне

Треть планет, вращающихся вокруг красных карликов, может находиться в обитаемой зоне

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , пара исследователей из Университета Флориды (UF) изучает эксцентриситет орбит экзопланет, вращающихся вокруг звезд красных карликов (M-карликов) , и определила, что одна треть из них, которые охватывают сотни миллионов по всему Млечному Пути — могут существовать в пределах обитаемой зоны своей звезды (HZ) , которая представляет собой примерное расстояние от звезды, на котором на поверхности может существовать жидкая вода. Исследователи определили, что оставшиеся две трети экзопланет, вращающихся вокруг красных карликов, слишком горячие для существования жидкой воды на их поверхности из-за экстремальных приливов, что приводит к стерилизации поверхности планеты.

Иллюстрация художника: молодой красный карлик, вокруг которого вращаются три экзопланеты. (Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех)

«Я думаю, что этот результат действительно важен для следующего десятилетия исследований экзопланет, потому что взгляды обращаются в сторону этой популяции звезд», — сказала Шейла Сагеар , аспирантка UF и ведущий автор исследования. «Эти звезды являются отличными объектами для поиска небольших планет на орбитах, где вода может быть жидкой и, следовательно, планета может быть обитаемой».

Для исследования Сейджер и ее советник доктор Сара Баллард проанализировали эксцентриситеты орбит 163 экзопланет, вращающихся вокруг красных карликов в 101 системе, используя данные миссии НАСА «Кеплер». Для сравнения: красные карлики примерно такого же размера, как Юпитер, поэтому они намного меньше нашего Солнца. Этот меньший размер означает, что красные карлики выделяют гораздо меньше энергии и тепла, чем наше Солнце, а это означает, что HZ существует намного ближе к звезде, что приводит к более коротким периодам обращения планет, вращающихся внутри HZ.

Иллюстрация, изображающая обитаемые зоны для различных типов звезд: слишком горячие (красные), слишком холодные (синие) и идеальные (зеленые) для существования жидкой воды на поверхности планеты. Поскольку красные карлики холоднее нашего Солнца, их обитаемая зона находится ближе к звезде. (Фото: НАСА/Миссия Кеплера/Дана Берри)

Эксцентриситет орбиты планетарного тела относится к форме его орбиты. Хотя орбита Земли почти идеально круглая, астрономы обнаружили планетарные тела как внутри нашей Солнечной системы, так и за ее пределами, имеющие более эксцентричные или овальные орбиты. Эксцентричные орбиты могут привести к огромным колебаниям внутри планетных тел, независимо от их размера. Одним из таких примеров в нашей солнечной системе является спутник Юпитера Ио , чья эксцентричная орбита делает его самым вулканически активным телом в нашей солнечной системе.

На всей своей орбите Ио постоянно растягивается и сжимается из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером, поскольку расстояние до него меняется, то становясь то ближе, то дальше от Юпитера. В течение длительного геологического времени недра Ио нагреваются из-за трения, возникающего внутри нее, что приводит к нагреву и вулканической активности, которую мы наблюдаем по сей день. Этот процесс известен как приливный нагрев , и именно это последнее исследование изучает экзопланеты.

В конце концов, Сейджер и доктор Баллард обнаружили, что красные карлики, обладающие несколькими экзопланетами, имеют большие шансы иметь более круговые орбиты, как у Земли, а это означает, что они могут содержать жидкую воду на своей поверхности. Напротив, исследователи обнаружили, что красные карлики, имеющие только одну экзопланету, с большей вероятностью будут иметь орбиту с более высоким эксцентриситетом, в результате чего они будут испытывать экстремальные приливы, как и Ио Юпитера, и с меньшей вероятностью будут содержать жидкую воду на своей поверхности.

Хотя исследование показало, что только одна треть экзопланет размером в 163 образца может содержать жидкую воду на своих поверхностях, это также означает, что потенциально существуют сотни миллионов таких миров только во всей Галактике Млечный Путь.

Кеплер

Запущенная в 2009 году миссия НАСА «Кеплер» сыграла важную роль в расширении нашего понимания экзопланет и вероятности их обитаемости. В ходе своей девятилетней миссии, завершившейся в 2018 году после израсходования топлива, «Кеплер» подтвердил существование почти 2800 экзопланет, из которых почти 2000 все еще потенциально ожидают подтверждения, известных как кандидаты в экзопланеты. Хотя это последнее исследование охватило небольшую часть подтвержденных экзопланет, данные Кеплера, несомненно, займут ученых в течение следующих нескольких лет.

Художественная версия телескопа Кеплер в поисках экзопланет. (Фото: НАСА/Миссия Кеплер/Венди Стензель)

Какие новые открытия сделают ученые о М-карликах, их экзопланетах и ​​их характеристиках? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!