Новини науки

Рентгенівський космічний телескоп NASA Chandra X-ray створив тривимірну карту зірок, близьких до Сонця, яка може допомогти астрономам у пошуках чужих планет, на яких може бути життя.

Карта, створена телескопом Chandra X-ray, який щойно відсвяткував 25 років на орбіті, але стикається з тривожною бюджетною кризою, може повідомити вченим, на які екзопланети спрямувати майбутні телескопи для пошуку придатних для життя умов.

Зірки, нанесені на карту телескопом, розташовані концентричними кільцями навколо Сонця на відстані від 16,3 світлових років до 49 світлових років. Це досить близько, щоб телескопи могли збирати довжини хвиль світла або “спектри” від планет у придатних для життя зонах цих зірок. Придатна для життя зона або “зона Золотоволоски” – це область навколо зірки, яка не є ані надто гарячою, ані надто холодною, щоб на поверхні планети могла існувати рідка вода.

Спектри цих планет, створені зоряним світлом, що проходить крізь їхнє повітря, потенційно можуть виявити особливості поверхні, такі як континенти та океани, а також характеристики атмосфери, такі як хмари та хімічний склад.

Рентгенівські можливості Chandra X-ray є ключовим фактором у виборі планет для дослідження на предмет можливої придатності для життя. Високоенергетичне світло, як-от рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання, може позбавити планету атмосфери, а також розщепити складні молекули, необхідні для побудови живих істот, знищуючи її придатність до життя.

Таким чином, якщо Chandra X-ray бачить планету під потужним рентгенівським бомбардуванням, вчені можуть зробити висновок, що це не найкращий світ для вивчення в пошуках інопланетного життя.

“Без характеристики рентгенівського випромінювання від зірки-господаря ми втратили б ключовий елемент, який би визначив, чи є планета дійсно придатною для життя чи ні”, – сказала Бріанна Біндер з Каліфорнійського державного політехнічного університету, лідер команди, яка створила нову карту. “Нам потрібно подивитися, які дози рентгенівського випромінювання отримують ці планети”.

Біндер і його колеги побудували свою карту, почавши зі списку з 57 зірок, розташованих досить близько до нашої Сонячної системи, щоб майбутні телескопи в космосі, такі як Обсерваторія “Життєздатні світи”, і на землі, такі як Надзвичайно великий телескоп (ELT), могли знімати планети, що обертаються в їхніх “золотих зонах”.

Однак, просто знаходження в придатній для життя зоні не є гарантією того, що планета є гостинною. Венера і Марс знаходяться в придатній для життя зоні Сонця, по обидва боки від Землі, але марсіанська поверхня, схоже, непридатна для життя в тому вигляді, в якому ми його знаємо, а перегріта Венера відверто ворожа до нього.

Щоб звузити свій список, команда використала дані 10 днів спостережень Chandra X-ray та 26 днів спостережень космічного телескопа XMM-Newton Європейського космічного агентства (ESA), щоб побачити, наскільки яскравими є зірки в рентгенівських променях. Потім вони визначили, наскільки енергійні ці рентгенівські промені і як швидко змінюється рентгенівське випромінювання зірок.

Вчені дійшли висновку, що чим яскравіше та енергійніше рентгенівське випромінювання, тим більша ймовірність того, що екзопланети, які обертаються на орбіті, зазнали серйозних пошкоджень своїх атмосфер або повністю втратили їх.

“Ми виявили зірки, де середовище рентгенівського випромінювання в придатних для життя зонах подібне або навіть м’якше, ніж те, в якому розвивалася Земля, – пояснює член команди Сара Пікок з Університету Меріленда. “Такі умови можуть відігравати ключову роль у підтримці багатої атмосфери, подібної до тієї, що існує на Землі”.

Вже відомо, що на орбітах деяких зірок, досліджених командою, обертаються екзопланети з масами і розмірами, подібними до гігантів Сонячної системи – Юпітера, Сатурна, Нептуна і Урана, причому жменька кандидатів має масу, меншу за половину маси Землі.

У цих системах також можуть існувати планети з масою і розмірами, більш сумісними із земними, які наразі не відкриті.

Планети земного розміру в цих системах могли бути пропущені найнадійнішим методом виявлення екзопланет – транзитним методом. Цей метод полягає в тому, що планета перетинає або “проходить” поверхню своєї зірки, спричиняючи при цьому крихітний провал у випромінюванні зоряного світла.

Це залежить від того, чи проходить планета між своєю зіркою і Землею, а це означає, що деякі системи просто неправильно орієнтовані, щоб бачити світи за допомогою транзитного методу. Цей метод краще виявляє масивні планети, розташовані близько до своєї зірки, тому менші світи, що обертаються відносно далеко, можуть бути пропущені.

Інший основний метод виявлення екзопланет, метод радіальної швидкості, ґрунтується на виявленні “коливань”, які спричиняє планета, обертаючись навколо своєї зорі і гравітаційно притягуючи її. Знову ж таки, цей метод надає перевагу масивним планетам, розташованим близько до своїх зірок, які генерують більш значні коливання.

"Ми не знаємо, скільки планет, схожих на Землю, буде виявлено на зображеннях за допомогою наступного покоління телескопів, але ми точно знаємо, що час спостереження за ними буде дорогоцінним і його буде надзвичайно важко отримати”, – підсумував член команди і дослідник з Каліфорнійського університету в Ріверсайді Едвард Швітерман. “Ці рентгенівські дані допомагають уточнити і розставити пріоритети в списку цілей і можуть дозволити швидше отримати перше зображення планети, схожої на Землю".