"Охотник за планетами" от NASA нашел обитаемый мир размером с Землю

Транзитный спутник NASA для поиска экзопланет (TESS) обнаружил свою первую планету размером с Землю в обитаемой зоне ее родной звезды.

Транзитный спутник NASA "Транзитная экзопланета" (TESS) обнаружил свою первую планету размером с Землю в пригодной для жизни зоне звезды. Планета находится в диапазоне расстояний, где условия могут быть как раз подходящими, чтобы допустить присутствие жидкой воды на поверхности. Ученые подтвердили обнаружение планеты, которую назвали TOI 700 d. 

Открытие было сделано с использованием космического телескопа Spitzer NASA. Он смог смоделировать потенциальную окружающую среду планеты, что поможет в будущих наблюдениях. 

Об этом сообщили в пресс-службе Американского агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства NASA, которая размести соответствующую публикацию на официальном сайте.

TOI 700 d - это одна из немногих планет размером с Землю, обнаруженных до сих пор в обитаемой зоне своей материнской звезды. Другие включают несколько планет в системе TRAPPIST-1, а также некоторые другие миры, обнаруженные космическим телескопом NASA Kepler.

"TESS был разработан и запущен специально для поиска планет размером с Землю, вращающихся вокруг ближайших звезд", - сказал Пол Герц, директор отдела астрофизики в штаб-квартире NASA в Вашингтоне.

"Планеты вокруг близлежащих звезд легче всего отслеживать с помощью больших телескопов в космосе и на Земле. Открытие TOI 700 d является ключевым научным открытием для TESS. Подтверждение размера планеты и статуса обитаемой зоны с помощью Spitzer - это еще одна победа для этого телескопа, работа которого приближается к концу в январе этого года",— добавил он.

TESS контролирует большие полосы неба, называемые секторами, в течение 27 дней. Этот длинный взгляд позволяет спутнику отслеживать изменения яркости звезд, вызванные движением планеты вокруг орбиты звезды с нашей точки зрения, и это событие называется транзитом.

TOI 700 - это маленькая прохладная звезда-карлик M, расположенная на расстоянии чуть более 100 световых лет в южном созвездии Дорадо. Это примерно 40% от массы и размера Солнца и примерно половина его температуры поверхности. Звезда появляется в 11 из 13 секторов TESS, наблюдавшихся в течение первого года миссии, и ученые поймали несколько транзитов на ее трех планетах.

Изначально звезда была ошибочно классифицирована в базе данных TESS как более похожая на наше Солнце, что означало, что планеты казались больше и горячее, чем они есть на самом деле. Несколько исследователей, в том числе Алтон Спенсер, ученик старшей школы, работающий с членами команды TESS, выявили ошибку.

"Когда мы скорректировали параметры звезды, размеры ее планет упали, и мы поняли, что самая внешняя из них была размером с Землю и в обитаемой зоне", - сказала Эмили Гилберт, аспирантка Чикагского университета.

"Кроме того, за 11 месяцев получения данных мы не увидели вспышек от звезды, что повышает вероятность того, что TOI 700 d пригоден для жизни, и облегчает моделирование его атмосферных и поверхностных условий".

Гилберт и другие исследователи представили результаты на 235-м заседании Американского астрономического общества в Гонолулу, и три статьи, одна из которых возглавляла Гилберт, были представлены в научных журналах.

Самая внутренняя планета, называемая TOI 700b, имеет размеры почти равные земным. Это, вероятно, скалистая планета. Она выходит на орбиту каждые 10 дней. Средняя планета, TOI 700 с, в 2,6 раза больше Земли - между размерами Земли и Нептуна - вращается каждые 16 дней и, вероятно, является миром, где доминирует газ. TOI 700 d, самая известная планета в системе и единственная в обитаемой зоне, имеет размеры на 20% больше Земли, она вращается каждые 37 дней и получает от своей звезды 86% энергии, которую Солнце предоставляет Земле. 

 Считается, что все планеты привязаны к своей звезде, что означает, что они вращаются вокруг своей оси один раз на орбиту, так что одна сторона постоянно "купается" в дневном свете.

Команда ученых во главе с астрономом Джозефом Родригесом в Центре астрофизики | Harvard & Smithsonian в Кембридже, штат Массачусетс, запросили последующие наблюдения со Спитцером, чтобы подтвердить наличие TOI 700 d.

"Учитывая влияние этого открытия - то, что это первая планета размером с Землю в обитаемой зоне TESS - мы действительно хотели, чтобы наше понимание этой системы было как можно более конкретным", - сказал Родригес. "Spitzer видел, как TOI 700 d проходил именно тогда, когда мы этого ожидали. Это отличное дополнение к наследию миссии, которая помогла подтвердить наличие двух планет TRAPPIST-1 и определить еще пять".

Данные Spitzer повысили уверенность ученых в том, что TOI 700 d является реальной планетой, и увеличили свои измерения орбитального периода на 56%, а его размер - на 38%. Это также исключило другие возможные астрофизические причины транзитного сигнала, такие как присутствие в системе меньшей, более тусклой звезды-компаньона.

Родригес и его коллеги также использовали последующие наблюдения с помощью 1-метрового наземного телескопа в глобальной сети обсерваторий Лас-Кумбрес, чтобы повысить уверенность ученых в орбитальном периоде и размере TOI 700 c 30% на 36% соответственно.

Поскольку TOI 700 яркая и не имеет поблизости никаких признаков звездных вспышек, система является главным кандидатом для точных измерений массы современными наземными обсерваториями. Эти измерения могут подтвердить оценки ученых о том, что внутренняя и внешняя планеты являются каменистыми, а средняя планета состоит из газа.

Будущие миссии могут быть в состоянии определить, есть ли на планетах атмосферы, и если да, то даже определить их состав

Хотя точные условия на TOI 700d неизвестны, ученые могут использовать текущую информацию, такую как размер планеты и тип звезды, на которой она вращается, для создания компьютерных моделей и прогнозов. Исследователи из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, смоделировали 20 потенциальных сред TOI 700 d, чтобы определить, приведет ли какая-либо версия к поверхностным температурам и давлениям, пригодным для обитаемости.

Их трехмерные климатические модели исследовали различные типы поверхности и составы атмосферы, обычно связанные с тем, что ученые считают потенциально обитаемым миром. Из-за того, что TOI 700d находится на прицельной привязке к своей звезде, облачные образования и схемы ветра на планете могут сильно отличаться от земных.

Один из них включал в себя покрытый океаном TOI 700d с плотной атмосферой, в которой преобладает углекислый газ, похожей на ту, которая, как предполагают ученые, окружала Марс в молодости. 

Модель атмосферы содержит глубокий слой облаков на стороне, обращенной к звезде. Другая модель изображает TOI 700 d в виде безоблачной наземной версии современной Земли, где ветры утекают с ночной стороны планеты и сходятся в точке, обращенной непосредственно к звезде.

Когда звездный свет проходит через атмосферу планеты, он взаимодействует с молекулами, такими как углекислый газ и азот, для создания различных сигналов, называемых спектральными линиями. 

Команда разработчиков во главе с Габриэлем Энгельманном-Суиссом, приглашенным научным сотрудником Ассоциации космических исследований Университета в Годдарде, создала смоделированные спектры для 20 возможных версий TOI 700 d.

"Когда-нибудь, когда у нас будут реальные спектры от TOI 700 d, мы сможем вернуться назад, сопоставить их с ближайшим моделируемым спектром, а затем сопоставить его с моделью", - сказал Энгельманн-Суисса. "Это захватывающе, потому что независимо от того, что мы узнаем о планете, она будет выглядеть совершенно иначе, чем то, что мы имеем здесь, на Земле".

TESS - это миссия NASA Astrophysics Explorer, возглавляемая и управляемая MIT в Кембридже, штат Массачусетс, и управляемая Центром космических полетов имени Годдарда. Дополнительные партнеры включают Northrop Grumman, базирующийся в Falls Church, штат Вирджиния; Исследовательский центр НАСА в Калифорнии в Силиконовой долине; Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс; Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института; и Научный институт космического телескопа в Балтиморе. 

Более десятка университетов, исследовательских институтов и обсерваторий по всему миру являются участниками миссии. Лаборатория реактивного движения в Пасадене, штат Калифорния, управляет миссией космического телескопа Спитцер для Управления научной миссии НАСА в Вашингтоне.

 Научные работы проводятся в Научном центре Спитцер в Калтехе в Пасадене. Космические операции базируются в Lockheed Martin Space в Литтлтоне, штат Колорадо. Данные архивируются в Инфракрасном научном архиве, размещенном в IPAC в Калтехе. Caltech управляет JPL для НАСА.

Работа по моделированию финансировалась в рамках сотрудничества Sellers Exoplanet Environments в Goddard, междисциплинарного сотрудничества, которое объединяет экспертов для создания комплексных и сложных компьютерных моделей для лучшего анализа текущих и будущих наблюдений экзопланет.

Напомним, бывший сотрудник американского Национального агентства аэронавтики и исследования космического пространства Гилберт Левин заявил о том, что признаки наличия жизни на Красной планете были зафиксированы еще в далеком 1976 году. Положительные результаты были получены в ходе миссии "Викинг", в рамках которой на Марс были отправлены 2 корабля с аппаратами, которые приземлились на поверхность Марса.