На этом рисунке показана трехмерная карта звезд вблизи Солнца. Эти звезды расположены достаточно близко, чтобы стать главными целями для прямого поиска планет с помощью телескопов будущего. Голубые ореолы представляют собой звезды, которые наблюдались с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и XMM-Newton ЕКА. Желтая звезда в центре этой диаграммы обозначает положение Солнца. Концентрические кольца показывают расстояния 5, 10 и 15 парсеков (один парсек эквивалентен примерно 3,2 световым годам). Фото: Калифорнийский политехнический университет Помона/Б. связующее; Иллюстрация: NASA/CXC/M.Weiss.
Используя рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра» и XMM-Newton ЕКА (Европейского космического агентства), астрономы изучают, могут ли близлежащие звезды содержать обитаемые экзопланеты, исходя из того, излучают ли они радиацию, которая может разрушить потенциальные условия для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Этот тип исследований поможет направлять наблюдения с помощью телескопов следующего поколения, призванных сделать первые изображения таких планет, как Земля.
Группа исследователей исследовала звезды, которые расположены достаточно близко к Земле, чтобы будущие телескопы могли делать снимки планет в их так называемых обитаемых зонах, определяемых как орбиты, на которых планеты могут иметь жидкую воду на своих поверхностях. Их результаты были представлены на 244-м собрании Американского астрономического общества в Мэдисоне, штат Висконсин.
Любые изображения планет будут представлять собой отдельные точки света и не будут напрямую отображать особенности поверхности, такие как облака, континенты и океаны. Однако их спектры — количество света на разных длинах волн — дадут информацию о составе поверхности и атмосферы планет.
Есть несколько факторов, влияющих на то, что может сделать планету пригодной для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Одним из этих факторов является количество вредных рентгеновских лучей и ультрафиолетового света, которые он получает от своей родительской звезды, которые могут повредить или даже уничтожить атмосферу планеты.
«Без характеристики рентгеновских лучей ее родительской звезды мы бы упустили ключевой элемент того, действительно ли планета пригодна для жизни или нет», — сказала Брианна Биндер из Калифорнийского государственного политехнического университета в Помоне, которая руководила исследованием. «Нам нужно посмотреть, какие дозы рентгеновского излучения получают эти планеты».
Биндер и ее коллеги начали со списка звезд, которые находятся достаточно близко к Земле, для которых будущие наземные и космические телескопы смогут получать изображения планет в их обитаемых зонах. В число этих будущих телескопов входят Обсерватория обитаемых миров и чрезвычайно большие наземные телескопы.
Основываясь на рентгеновских наблюдениях некоторых из этих звезд с использованием данных Чандры и XMM-Ньютона, команда Биндера изучила, какие звезды могут содержать планеты с благоприятными условиями для формирования и процветания жизни.
Команда изучила, насколько ярки звезды в рентгеновских лучах, насколько энергичны рентгеновские лучи, а также насколько и как быстро они меняются в рентгеновском излучении, например, из-за вспышек. Более яркие и энергичные рентгеновские лучи могут нанести больший ущерб атмосферам планет, вращающихся вокруг них.
«Мы определили звезды, в которых рентгеновская радиационная среда обитаемой зоны аналогична или даже мягче той, в которой развивалась Земля», — сказала Сара Пикок, соавтор исследования из Университета Мэриленда, округ Балтимор. «Такие условия могут сыграть ключевую роль в поддержании богатой атмосферы, подобной той, что существует на Земле».
Исследователи использовали данные, доступные в архивах почти за 10 дней наблюдений Чандры и около 26 дней наблюдений XMM, чтобы изучить рентгеновское поведение 57 близлежащих звезд, некоторые из которых имеют известные планеты. Большинство из них — планеты-гиганты, такие как Юпитер, Сатурн или Нептун, и лишь немногие планеты или кандидаты на планеты могут быть примерно в два раза массивнее Земли.
Вероятно, в выборке есть еще много планет, вращающихся вокруг звезд, особенно тех, которые по размеру похожи на Землю, но которые до сих пор остаются необнаруженными. Исследования транзита, которые ищут крошечные провалы в освещении, когда планеты проходят перед своими звездами с нашей точки зрения, упускают из виду многие планеты, потому что для их обнаружения требуется специальная геометрия. Это означает, что шансы обнаружить транзитные планеты в небольшой выборке звезд невелики; только одна экзопланета в выборке была обнаружена транзитами.
Другой основной метод обнаружения планет — это обнаружение колебания звезды, вызванного обращающимися по орбите планетами, и этот метод в основном чувствителен к обнаружению планет-гигантов относительно близко к их звездам-хозяевам.
«Мы не знаем, сколько планет, похожих на Землю, будет обнаружено на изображениях с помощью телескопов следующего поколения, но мы знаем, что время наблюдения за ними будет драгоценным и чрезвычайно трудно получить», — сказал соавтор Эдвард Швитерман из Калифорнийский университет в Риверсайде. «Эти рентгеновские данные помогают уточнить и расставить приоритеты в списке целей и могут позволить быстрее получить первое изображение планеты, похожей на Землю».
Информация от: рентгеновским центром Чандра.
