Проксима центавра планеты. Проксима Центавра b - землеподобная экзопланета у ближайшей к Земле звезды Проксима Центавра. Можно ли улететь с Проксимы b

Расположенная ближе всего к нашей Солнечной системе экзопланета, обращающаяся вокруг звезды Проксима Центавра всего в 4,2 световых годах от Солнца, как подтверждают результаты всестороннего компьютерного моделирования, является пригодной для жизни. Такие выводы позволили сделать новейшие расчеты моделей, сделанные на основе уже известных о планете Проксима b данных.

Художественное представление планеты Проксима b на фоне ее звезды Проксима Центавра и ее звезд-спутников Альфа Центавра А и В. Copyright: ESO/M. Kornmesser

Команда исследователей под руководством Энтони Дель Генио из Годдардовского института космических исследований NASA написала в новом номере журнала Astrobiology, основываясь на оценках компьютерных моделей, которые используются для моделирования изменения климата на Земле, но уже с данными, известными о Проксима Центавра b.

Результаты моделирования показывают, что Проксима b даже при различных сценариях может иметь на своей поверхности большие объемы жидкой воды, по причине чего вероятность наличия жизни на этой планете значительно возрастает. «Ключевым результатом нашего комплексного моделирования является то, что вероятность пригодности планеты для существования жизни действительно чрезвычайно велика», - говорит Дель Генио.

Сама Проксима Центавра представляет собой прохладную красную карликовую звезду, расположенную на расстоянии 4,2 световых лет от Солнца. И хотя располагается она к нашей Солнечной системе столь близко, астрономы пока слишком мало знают об окружающей этого красного карлика системе. И даже первая, и до сих пор единственная известная планета этой звезды (Проксима Центавра b), была открыта только в 2016 году. Проксима b в 1,3 раза превышает размеры Земли, а один оборот вокруг своей звезды она совершает всего за 11 суток.

«Мы предполагаем, что планета обладает атмосферой и океанами на поверхности, при этом она обращается вокруг своего светила в пределах его зоны жизни», - говорят исследователи. - «Благодаря этому, планета получает достаточно света, чтобы температуры у поверхности поддерживались выше точки замерзания воды». Но так как планета обращается вокруг своей звезды на достаточно близком расстоянии, нельзя исключать, что между ними существует такая же связь, как у Земли с Луной, то есть планета остается постоянно повернутой к звезде только одной стороной.

В то время, как более ранние модели предполагали, что нагревается только повернутая к звезде сторона планеты, а на обратной ее стороны океаны замерзают, Дель Генио тоже не стал исключать возможность такой оттаявшей в форме глазного яблока, повернутой к звезде гемисферы, пригодной для жизни - так называемой «планеты-глазного яблока».

Так художник видит «планету-глазное яблоко». Copyright: NASA/JPL-Caltech

Комплексность нового моделирования превзошла все предыдущие расчеты моделей, и в них были включены также данные динамики циркуляции океана и атмосферы, благодаря которой происходит глобальное распределение тепла.

При таком положении вещей, вполне можно допустить, что хотя отвернутая от светила сторона никогда не видит «солнечных лучей», но вдоль экватора вокруг всей планеты тянется полоса жидкой воды. Нечто подобное наблюдается и на нашей Земле, где благодаря Гольфстриму на Восточном побережье США всегда значительно теплее, чем это могло быть без этого теплого течения из тропиков.

В общей сложности ученые группы Дель Генио тщательно проверили 18 потенциальных планетарных сценариев, где рассматривались варианты с эффектами больших континентов, тонкой атмосферы, различных атмосферных составов и даже воздействие различных концентраций соли в предполагаемом океане.

И почти все эти варианты показали, что, как минимум, части этой планеты должны оставаться достаточно теплыми для того, чтобы на поверхности сохранялась жидкая вода и океаны. «Чем больше поверхность потенциально жидкой воды, тем большей видится и вероятность, что с помощью телескопов будущих поколений мы сможем разглядеть там и жизнь», - помечтал напоследок Дель Генио.

В августе этого года ученые, едва сдерживая слезы радости, объявили об открытии землеподобной планеты Проксима b , расположенной в ближайшей к нам звездной системе. Изучив все собранные о ней сведения, ученые пришли к выводу, что планета может иметь подходящую для дыхания атмосферу и даже, возможно, имеет участки, покрытые водой.

Предполагаемый пейзаж на Проксиме b

Результаты же последнего исследования этого мира предлагают нам сразу и хорошие, и плохие новости. Плохие новости заключаются в том, что планета, вероятнее всего, испытывает частые вспышки «массового вымирания», которые вызываются активностью ее родной звезды. Хорошие же новости заключаются в том, что, несмотря на это, компьютерные симуляционные модели показывают, что планета по-прежнему может поддерживать жизнь.

В рамках компьютерных симуляций ученые выяснили, что если Проксима b на самом деле обладает атмосферой или магнитным полем, аналогичным земным, то жизнь на ее поверхности действительно будет возможна. Однако, если этих защитных барьеров планета не имеет, все живое, если оно там, конечно, было, скорее всего, уже давно вымерло.

Сделаем шаг назад и разберемся в том, что представляет из себя планета Проксима b. Во-первых, очень большой интерес она вызывает тем, что это ближайший к Земле кандидат на звание землеподобной планеты. Она расположена всего в 4,25 световых года, или 40 триллионах километрах, от нас.

Конечно же, на первый взгляд цифра, напротив, может показаться как раз очень большой, однако раньше звание ближайшей к нам землеподобной планеты принадлежало объекту, расположенному в 14 световых годах. Разумеется, на данный момент планета находится за гранью возможностей наших нынешних технологий космических путешествий, однако в перспективе эта планета наверняка станет первой в списке планет за пределами Солнечной системы, которую ученые захотят посетить.

На самом деле, нанести визит планете в 2060 году собрался российский миллиардер Юрий Мильнер. Не сам, конечно, а с помощью крошечного беспилотного космического аппарата на лазерной тяге.

Во-вторых, Проксима b находится в так называемой зоне Златовласки. Это означает, что планета расположена к своей звезде достаточно близко, чтобы поддерживать воду в жидкой форме, и в то же время достаточно далеко, чтобы эта вода на ней вообще сохранилась. На фоне именно этого аспекта исследователи первоначально предположили, что планета может быть обитаемой.

В-третьих, радиус планеты примерно всего в 1,3 раза больше Земли, а сама она находится на орбите возле красного карлика Проксимы Центавра, являющегося частью звездной системы Альфы Центавра. Орбитальный период Проксимы b составляет 11,2 земных суток.

Ввиду слабой светимости родной звезды планета получает как раз такое количество тепла, чтобы вода на её поверхности могла существовать в виде жидкости и не замерзать в вечные льды. Предварительные подсчеты говорят о том, что температура на ее поверхности составляет -40 градусов Цельсия.

Казалось бы, почти идеальный зимний курорт. Однако есть одна большая проблема. Согласно новому исследованию, этот мир может сталкиваться с регулярными событиями, которые на той же Земле могли бы привести к массовому вымиранию. Виной тому является родная звезда, плюющая время от времени вспышками, уничтожающими все живое.

Другими словами, планета часто подвергается воздействию солнечных штормов, аналогичных тем, что испытывает Земля. Однако Земля обладает магнитосферой и плотной атмосферой, которые защищают ее от губительной радиации Солнца. Что же касается Проксимы b, у ученых пока не имеется убедительных доказательств того, что планета обладает такими же «защитными экранами».

С момента обнаружения Проксимы b астробиолог Димитра Атри из Института космических наук Блю Марбл в Сиэтле провел несколько компьютерных симуляций, чтобы выяснить, насколько часто происходят вспышки родной звезды и в каком случае жизнь на этой планете (если бы она там была) могла бы сохранить свое существование в рамках этих вспышек.

Результаты его работы показывают, что Проксима b действительно могла бы быть обитаемой, но все в первую очередь зависело бы от ее атмосферы.

«Я бы сказал, что слишком преждевременно называть Проксиму b обитаемой. Есть множество факторов, только с учетом которых можно было бы ответить на вопрос о том, способна ли эта планета поддерживать биосферу. Новые наблюдения и анализ помогут прояснить эту ситуацию», — говорит Атри.

Для того чтобы выяснить, в каких случаях жизнь на этой планете могла бы выжить, Атри принял во внимание тип и размер всех известных нам звездных вспышек во Вселенной; подобрал разные параметры плотности атмосферы планеты, а также разные показатели силы ее магнитного поля - ключевого компонента экранирования и защиты планеты от солнечного ветра.

Его расчеты показали, что все, что необходимо Проксиме b для того, чтобы считаться обитаемой, - это наличие атмосферы и магнитного поля, аналогичных земным.

С другой стороны, расчеты также показали, что при наличии тонкой, разряженной атмосферы и полном отсутствии магнитного поля планету не следует рассматривать в качестве многообещающего места для жизни.

До тех пор, пока мы не получим возможность изучить планету более детально — будь то лично или с помощью более продвинутых телескопов, — мы не сможем точно ответить на вопросы о том, какими на самом деле характеристиками она обладает. Однако Атри уточняет, что далеко не все симуляционные модели были проверены.

Если бы на планете находились устойчивые к суровым условиям микробы, то это была бы совсем другая история. И следующее, что собирается проверить Атри, является именно это. По крайней мере хотя бы в рамках компьютерных симуляций.

«Одним из важнейших аспектов при проведении этого исследования являлось предположение о том, что планета уже имеет мощное магнитное поле и плотный атмосферный экран. При реальном наличии этих особенностей у планеты, даже самые мощные звездные вспышки не нанесут серьезного вреда даже самой примитивной биосфере», — отмечает Атри.

Возможно, мы нашли вторую Землю?

У ближайшей к Солнцу звезды обнаружена планета, возможно, пригодная для жизни; воображение уже рисует на ней плотную атмосферу и океаны.

Найденная планета, получившая название Proxima b , имеет почти круговую орбиту, от звезды ее отделяет примерно 7,6 миллионов километров (0,05 астрономической единицы, то есть среднего расстояния Земли от Солнца). Год в этом мире длится всего 11 дней, масса планеты превышает земную в 1,3 раза, а средняя температура поверхности близка к нулю градусов Цельсия - это всего на десять градусов ниже, чем у Земли, и на несколько десятков градусов выше, чем у Марса.

По космическим меркам Проксима Центавра совсем рядом – всего-то 4,24 светового года.

Помешать появлению этого рая может сама родительская звезда Проксима Центавра, для которой характерны сильные ультрафиолетовые и рентгеновские вспышки. Об этом рассказывается в исследовании, опубликованном в журнале «Nature».

Компьютерное моделирование давно подсказывало астрономам, что у нашей соседки есть как минимум одна планета, да и в основном экзопланеты находят именно у красных карликов.

Открытие Проксима б было совершено посредством наблюдения доплеровского смещения спектра звезды, обусловленного гравитационным воздействием планеты. Работа выполнена на двух научных инструментах Европейской южной обсерватории - HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) и UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph).

Несмотря на, казалось бы, катастрофическую близость к светилу, этот мир может быть очень неплох с точки зрения поддержания жизни, ведь - холодные звезды.

Температура поверхности Проксима Центавра более чем в два раза (почти на три тысячи кельвинов), масса - в десять раз, а светимость - на четыре порядка меньше, чем у Солнца.

И чтобы вода на поверхности планеты не замерзла, она должна быть приближена а своей звезде гораздо больше, чем Земля к Солнцу.

В Солнечной системе в подобной зоне расположены Венера, Земля и Марс, а интервал расстояний для системы Проксима Центавра составляет от 0,04 до 0,08 астрономической единицы. Казалось бы, все говорит в пользу возникновения жизни, но есть один неприятный момент, который может перечеркнуть все преимущества.

Отличительная черта красных карликов – высокая активность. Вспышки в рентгеновском диапазоне, периодически происходящие на Проксиме Центавра, сильнее самой интенсивной вспышки на Солнце примерно в 400 раз. Как такое излучение скажется на возникновении и поддержании жизни неизвестно. Может быть, такая супервспышка сможет породить цепь химических реакций с образованием молекул органических веществ, но, с другой стороны, она способна «сорвать» с планеты атмосферу. Обладай планета Proxima b , как и Земля, собственным магнитным полем, губительное действие радиации было бы уменьшено, но удаленно его наличие не обнаружить.

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 этого, планета Проксима б в силу своей близости к звезде всегда повернута к ней одной стороной, то есть находится в состоянии приливного захвата, как Луна по отношению к Земле. Это значит, что одна половина планеты постоянно нагрета, а другая всегда холодна. Моделирование показало, что это не станет непреодолимым препятствием для существования жизни при условии наличия плотной атмосферы. Постоянные конвективные потоки обеспечат теплообмен между половинами планеты и в «приграничной полосе» может установиться комфортная температура.

Вероятнее всего, такая большая планета образовалась в удаленных районах системы и, со временем, переместилась в нынешнее положение. Глядя на Солнечную систему можно утверждать, что это небесное тело содержит большое количество воды.

Проксима Центавра, вероятно, является частью тройной звездной системы, к которой относится также двойная звезда альфа Центавра, звезды в ней разделяет всего 23 астрономические единицы. Период обращения красного карлика вокруг двух солнцеподобных звезд составляет более 500 тысяч лет.

Полет к альфа Центавра

Астрофизиком Филипом Любиным (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) предложено направить к ближайшей звезде группу маленьких автоматических станций с . Система лазеров на орбите Земли разгонит их до околосветовой скорости. Аналогичная идея предложена российским бизнесменом Юрием Мильнером и британским физиком-теоретиком Стивеном Хокингом.

В планы обоих миссий входит только пролет сквозь систему, ведь затормозить будет невозможно.

Затруднения в реализации проекта связаны с его технической составляющей и ценой. Для реализации проекта Любина потребуется развернуть на орбите Земли группировку, в сто раз по массе превосходящую МКС. Миниатюрному зонду потребуется 15 лет, чтобы достичь Альфа Центавра и прислать обратно несколько фотографий, но цена вопроса – десятки триллионов долларов.

Современному космическому кораблю это удалось бы сделать намного дешевле, но на это потребовалось бы 70 тысяч лет.

Идею Любина поддержал конгрессмен Джон Калберсон, призвавший НАСА приступить к работе над автоматической миссией к альфе Центавра уже в 2017 году. Стартовать станция, по планам республиканца, должна в 2069 году - к столетию высадки астронавтов на Луну. Команда Мильнера-Хокинга также не осталась в стороне. На мероприятии, посвященном открытию Proxima b, было заявлено, что российский бизнесмен запланировал отправку к материнскому светилу и планете зондов уже в 2030 годах. Достичь цели аппараты должны через 20 лет. Первые снимки ближайшей экзопланетной системы на Земле увидят в 2055 году.

Идеи ученых и политиков большинство их коллег восприняли со скепсисом, и на первом плане остается удаленное исследование Proxima b. Проблемы при наблюдении с Земли и из ближнего космоса могут возникнуть из-за малой светимости и скромных размеров Проксимы Центавра.

Близость открытого мира к Солнцу делает из него главный объект для будущих исследований. Кроме того, вероятно, на орбите Проксимы Центавра есть суперземля, расположенная за пределами зоны, подходящей для жизни. Период ее обращения вокруг звезды составляет от 100 до 400 суток.

После нескольких лет изучения Проксимы Центавра астрономы наконец-то нашли доказательство, что у этой звезды имеется планета, причем весьма похожая на Землю: размером лишь немного больше. К тому же орбита планеты располагается в обитаемой зоне звезды, то есть на ее поверхности может существовать вода в жидком виде.

Современную публику уже не удивляют сообщения об открытии экзопланет. Благодаря появлению эффективных методов обнаружения и таких аппаратов, как космический телескоп «Кеплер», счет зафиксированным эзкопланетам идет на тысячи. Интерес вызывают открытия экзопланет земного типа и экзопланет в звездных системах, расположенных недалеко от Солнечной системы. Нынешняя новость, о которой сообщила Европейская Южная Обсерватория, удовлетворяет сразу обоим условиям. Новая землеподобная планета настолько близка к Земле, что ближе уже некуда.

Найденная планета получила название Проксима b. Она вращается вокруг Проксимы Центавра – красного карлика, одного из трех компонентов Альфы Центавра. Расстояние до Земли от Проксимы Центавра составляет 4,25 светового года, не существует звезд, которые располагались бы еще ближе. Прошлый рекорд для планет, на которых возможно появление жизни, был равен 11,7 светового года. Он принадлежал планете Wolf 1061c в созвездии Змееносца.

Об открытии впервые сообщили журналисты немецкого еженедельника «Шпигель» в начале августа, ссылаясь на анонимный источник. Астрономы не торопились подтверждать это известие. Однако в начале этой недели Европейская Южная Обсерватория анонсировала, а 24 августа провела пресс-конференцию, на которой ученые рассказали подробности о Проксиме b. Также итоги их работы отражены в статье, опубликованной в журнале Nature.

Наблюдения за Проксимой Центавра ученые вели при помощи High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) установленного в обсерватории Ла-Силья в Чили на 3,6-метровом телескопе прибора. В 2012 году с его помощью обнаружили планету, которая вращается вокруг другого компонента тройной звезды – Альфы Центавра B, правда, сейчас существование этой планеты поставлено под сомнения.

Для обнаружения экзопланет HARPS использует спектрометрическое измерение радиальной скорости звезд («метод Доплера»). Он позволяет фиксировать признаки движения звезды. Поскольку, если у звезды имеется планета или несколько планет, они вращаются вокруг общего центра массы, то движения звезды позволяют вычислить невидимую нам планету. Обычно, чтобы этот эффект был заметен, требуется наличие у звезды нескольких планет или одной, но очень крупной планеты (например, так называемый «Супер-Юпитер»). Если же речь идет о планетах земного типа, то их влияние на положение звезды окажется незначительным. Общий центр массы системы звезда – планета в этом случае, скорее всего, окажется внутри звезды, поэтому она станет совершать лишь небольшие колебания. Но близость Проксимы Центавра к Земле позволила отследить и их.

Ученые наблюдали признаки планеты Проксима b в течение 60 ночей подряд начиная с января 2016 года. По их расчетам, масса этой планеты всего в 1,3 раза больше массы Земли, а вокруг своей звезды она обращается с периодом 11,2 дней. Проксима b расположена очень близко к звезде, на расстоянии, составляющем всего 5 % расстояния от Земли до Солнца. Но есть шанс, что поверхность этой планеты все-таки не выглядит как раскаленная пустыня. Дело в том, что Проксима Центавра – не слишком яркая звезда. По расчетам Проксима b получает лишь 65 % той энергии, которую получает Земля от Солнца. Так что на ее поверхности действительно может существовать жидкая вода. «Существует обоснованное подозрение, что эта планета может быть в состоянии стать вместилищем жизни», – говорит один из авторов открытия Гиллем Англада-Эскюде (Guillem Anglada-Escudé) из Университета королевы Марии в Лондоне.

Но все равно вряд ли на Проксиме b условия особо благоприятны для жизни. Сила гравитации скорее всего ориентировала ее так, что одно полушарие всегда смотрит на Проксиму Центавра, а второе – в противоположном направлении, подобно тому, как развернута Луна по отношению к Земле. В результате этого на одной половине планеты постоянный день, а на другой ночь, а разница температур между ними огромна. Пока приблизительные расчеты показывают, что средняя температура на Проксиме b должна быть равна –40°C, если же на ней имеется атмосфера, то этот показатель будет выше. Для сравнения на Земле, лишенной атмосферы и океанов, средняя температура поверхности равнялась бы от –20°C до –30°C.

Благодаря своей близости к Проксиме Центавра, планета получает в 100 раз больше излучения высокой энергии (в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне), чем Земля. Это фактор тоже не благоприятствует наличию жизни. Осложняет ситуацию и то, что Прксима Центавра – вспыхивающая переменная звезда, и во время вспышек ее светимость может возрастать в несколько раз. Защитой от частиц высоких энергий может послужить магнитное поле, но мы не знаем, есть ли оно у планеты Проксима b.

Помимо дискуссий о возможности наличия на Проксиме b воды и жизни, которые кажутся все-таки несколько преждевременными, с новой планетой связаны и другие загадки. Например, само образование каменистой планеты на таком небольшом расстоянии от звезды кажется маловероятным. По предположению, высказанному Гиллемом Англада-Эскюде, Проксима b могла сформироваться в другом месте, дальше от звезды, а затем по неясным пока причинам переместиться на более близкую орбиту. Если это так, то наличие на планете воды становится более вероятным.

Теперь астрономы стали пытаться зафиксировать проходы Проксимы b на фоне звездного диска Проксимы Центавра. Наблюдение таких проходов позволит им точнее определить размеры и массу планеты, а значит и рассчитать ее плотность, проверив гипотезу о том, что это каменистая, а не газовая планета. Звездный свет, проходящий через атмосферу Проксимы b, позволит ученым узнать, какие газы входят в ее состав. Но шансы наблюдать такие проходы в условиях Проксимы Центавра невелики. Поэтому основную надежду возлагают на космические телескопы «Джеймс Уэбб» и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), которые еще только планируют запустить.

Похожую на Землю планету на орбите ближайшей к нам звезды, Проксима Центавра. Планета называется Проксима b (название экзопланет складываются из названия их звезды и уникального буквенного номера), ее размеры примерно соответствуют размерам Земли, а орбита позволяет предположить, что на планете есть жидкая вода. Многие ученые были взволнованы перспективой существования потенциально пригодной для жизни планеты, находящейся не так уж далеко от нашей, и даже вынашивали планы отправить туда исследовательский зонд. Однако более пристальный взгляд показал, что прогнозы астрономов могут быть излишне оптимистичными, и для колонизации Проксима b не подходит.

Обитаемую зону любой звезды можно кратко описать как область, в которой температурные и прочие климатические условия позволяют воде существовать в жидком состоянии. Если планета слишком близко к звезде, как например Венера, то она перегревается. Если слишком далеко — то заледенеет, как это произошло с Марсом. Проксима b расположена прямо в середине обитаемой зоны своей звезды, а потому и стала главным кандидатом на наличие потенциальной жизни или пригодных для человека условий.

Но жидкая вода, разумеется, далеко не единственный ингредиент, необходимый для жизни, а потому «обитаемость» зоны может быть под вопросом. Команда ученых НАСА внимательно исследовала аналогичные планеты, вращающиеся вокруг маленьких красных карликовых звезд и обнаружила, что интенсивные звездные вспышки и выбросы корональной массы могут уменьшить, а то и вовсе устранить обитаемую зону.

Долгое время астрономы полагали, что такая солнечная активность является исключительной прерогативой крупных звезд, однако Проксима Центавра несколько месяцев назад дала понять, что выбросы горячей плазмы на ней совсем не редкость. Поскольку сама звезда намного меньше Солнца, обитаемая зона на ней еще ближе, а потому выбросы плазмы являются прямой угрозой для любой жизни на планете. Если на Проксима b нет сильного магнитного поля, то интенсивные солнечные вспышки и плазменные бури разрушат большую часть атмосферы. Это означает, что водород, кислород и азот попросту улетучатся в космос, что сделает сохранение воды и наличие белковой жизни на ней практически невозможным.

Важно отметить, что сила солнечных бурь зависит от возраста звезды. Звезды особенно агрессивны по молодости, но с возрастом остепеняются и куда реже выбрасывают из себя плазму. Если планет сформировалась на позднем этапе жизни звезды, то она, скорее всего, в относительной безопасности. Однако если она возникла, когда звезда была еще молодой, то атмосфера, если она и была, вероятно уже давно рассеялась.

Для человечества это не самые радостные известия. Как известно, Проксима Центавра еще молода, а это значит, что ближайшие к ней планеты постоянно подвергаются бомбардировке солнечным веществом и излучением. Ученые НАСА пришли к выводу, что, если на Проксима b и осталась атмосфера, она исчезнет довольно быстро, а потому маловероятно, что планета сможет поддерживать белковую жизнь.