Л

Лететь к планетам звезды TRAPPIST-1 пришлось бы 200 лет, но их открытие всё равно очень важно

Заведующий отделом «Исследования Солнечной системы» Института астрономии РАН, доктор физико-математических наук Валерий Шематович рассказал нам, что такое экзопланеты, как была открыта планетарная система звезды TRAPPIST-1 и почему это важно для нашего будущего, хоть мы до неё, скорее всего, не долетим

NASA собрало масштабную пресс-конференцию, пообещав анонсировать прорыв в исследовании «внеземной жизни». И рассказали всего лишь про семь экзопланет, отделённых от Земли расстоянием в сорок световых лет. Нас обманули или это действительно важно?

Это очень важно, но давайте разбираться по порядку.

Прежде всего, на этой конференции выступали не только сотрудники NASA, но и астрономы из университета г. Льеж (Бельгия), так как это совместное исследование. Собственно, открытие планет у звезды TRAPPIST-1 является заслугой большой международной группы астрономов, представляющих Европейскую южную обсерваторию и научные организации американского Национального агентства по воздухоплаванию и исследованию космоса.

Во-вторых, NASA, действительно, в последнее время старается максимально широко доносить до публики информацию о том, что они делают. Это не первая пресс-конференция, которая заранее громко анонсируется, информация которой, помимо научного мира, настойчиво адресуется массовому зрителю. Достаточно посмотреть на красочные и яркие ролики и плакаты, которыми сопровождается каждый такой рассказ, чтобы понять насколько серьёзно организаторы подходят к пиару. Это делается не в последнюю очередь для того, чтобы оправдать траты на космос в глазах американских налогоплательщиков и мотивировать спонсоров участвовать в новых проектах.

В-третьих, вне зависимости от надежд и разочарований широких масс, это по-настоящему значительное открытие.

Обложка журнала Nature от 22 февраля 2017 г. Планетная система TRAPPIST-1: художественная диаграмма. Помимо планет художник нарисовал разные формы, в которых может встречаться вода на их поверхностях: иней, пар, жидкая вода. NASA/R. Hurt/T. PyleВпервые обнаружены сразу семь экзопланет земного типа у звезды и есть основание надеяться, что на трех из них потенциально возможны условия для существования жидкой воды на поверхности. А наличие воды в жидком виде — одно из основных условий для возможности последующего образования жизни.

Давайте уточним термин «экзопланета», который сразу стал популярным после этой пресс-конференции. «Экзопланета» — какая-то особенная планета?

Нет. Экзопланеты — это любые планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы.

Просто планеты не излучают свет, а лишь отражают его. И если планета находится близко к своей звезде, её отражённый свет практически не отличим от звёздного. Поэтому долгое время из-за несовершенства наблюдательных инструментов мы не могли изучать планеты за пределами Солнечной системы настолько же подробно, как звёзды. В конце прошлого века эта ситуация стала меняться к лучшему, так что теперь изучение экзопланет стало перспективным и «горячим» направлением астрономии.

Как были открыты планеты звезды TRAPPIST-1?

Половина ответа уже присутствует в вопросе. TRAPPIST — название телескопа, при помощи которого планетарная система у звезды, названной TRAPPIST-1. Вернее, аббревиатура его названия. Она расшифровывается как «Малый телескоп для наблюдения за транзитными планетами и планетезималями».

Телескоп TRAPPIST работает в чилийских горах с 2010 года. В названии телескопа спрятана шутка: «TRAPPIST» – не только сложная аббревиатура, но и известный на весь мир сорт бельгийского пиваЭто, действительно, небольшой по размерам телескоп-рефлектор, который был построен в чилийских горах в обсерватории Ла-Силья стараниями специалистов из Льежского университета и Женевской обсерватории.

В марте 2016 года европейские ученые, которые работают на этом телескопе, опубликовали данные, что они нашли тусклую звезду, получившую название TRAPPIST-1.

Стартовые наблюдения показали, что у этой звезды, возможно, присутствует три планеты. И поскольку сама эта звезда довольно небольшая и мало похожая на Солнце, возникло подозрение, что эти экзопланеты на близких к родительской звезде орбитах могут оказаться земного типа.

После такого заявления к исследованию подключились другие научные группы и более мощные телескопы, такие как, например, орбитальный телескоп «Спитцер». И вот, 22 февраля нам был представлен сводный отчёт этой комплексной научной работы и дано описание планет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1.

Надо заметить, что это именно тот случай, когда возможности увидеть сами планеты у нас нет. Они слишком малы и расположены слишком близко к родительской звезде. Вся информация о них была получена из наблюдений за тем, как эти экзопланеты во время движения по своим орбитам ослабляют излучение родительской звезды. Эти наблюдения позволили рассчитать гравитацию планет, определить их размеры и посчитать плотность. Ну и, конечно, узнать их точное число — семь.

Значит, никаких ландшафтов, никаких образов, вроде тех, что показывали эксперты NASA, мы в действительности не видим?

Нет, конечно, это фантазии художников.

Возможный вид на звезду TRAPPIST-1 с поверхности планеты d. Иллюстрация NASAВсё, что у нас сейчас есть — набор косвенных данных и выводы, сделанные по итогам их обработки.

Конечно, учёными была проведена колоссальная работа, которая будет ещё продолжаться.

Только представьте себе: когда есть семь планет и каждая из них проходит в свое время по звёздному диску, нужно было определить не только влияние на излучение звезды каждой отдельной планеты, но и их взаимодействие между собой. При том, что расстояние между планетами в данном случае крайне небольшое — это очень тесная система.

По итогам данной работы мы впервые увидели у звезды такое количество планет с параметрами, сравнимыми с параметрами нашей Земли.

Эта планетарная система находится от нас на расстоянии 39,5 световых лет. Подобная удалённость исключает в ближайшее время возможность практического использования этого открытия?

Конечно. Сегодня вопрос о колонизации этих планет или о том, чтобы отправить к ним разведывательный зонд или какое-то другое устройство вообще не стоит.

Считайте сами: английский астрофизик Стивен Хокинг и российский бизнесмен Юрий Мильнер планируют, что в обозримом будущем им с соратниками удастся создать технологию, которая позволит доставить зонд к ближайшей от нас звездной системе Альфа Центавра за 20 земных лет. Это расстояние в 4,2 световых года. 40 световых лет эта пока не созданная технология будет преодолевать не менее 200 лет без всяких гарантий, что долетит удачно.

Поэтому в нашей распоряжении остаются только астрономические инструменты.

Что мы уже знаем о планетарной системе TRAPPIST-1?

Эта система находится очень близко от нас в плане возможности изучения.

В центре неё расположена звезда TRAPPIST-1 ультрахолодный красный карлик, масса которого чуть больше восьми процентов массы Солнца.

Последовательность планет системы TRAPPIST-1. Иллюстрация NASAВокруг этой звезды вращаются семь планет, три из которых находятся в зоне, где может встречаться вода в жидком виде. Остальные планеты расположены или слишком близко, когда вода испаряется, или слишком далеко, когда вода замерзает, от звезды.

Все семь планет движутся по круговым орбитам, параметры которых еще не до конца определены.

Размеры пяти из них сравнимы с размерами Земли, размеры двух остальных — с Марсом. Есть предположение, что эти планеты обращены к звезде одной стороной за счет приливного захвата, наподобие того, как Луна повёрнута к Земле. Это снижает вероятность существования на них жизни.

А что нам предстоит узнать?

В ближайшее время продолжится изучение присутствия атмосферы на этих планетах, их состава и, главное — присутствия или отсутствия на трёх планетах, расположенных в зоне потенциальной обитаемости, жидкой воды на поверхности.

Потому что единственный опыт наблюдения за жизнью нам дан на Земле и мы видим, что центральным условием существования и образования жизни здесь стал фактор наличия воды в жидком виде. Вот почему мы так надеемся найти её где-нибудь ещё во Вселенной.

Третья планета системы TRAPPIST-1 с водой и атмосферой. Возможный ландшафт. Иллюстрация NASAВ любом случае, изучении планет звезды TRAPPIST-1 позволит нам гораздо лучше понять проблему происхождения и эволюции землеподобных планет. Например, возможно, ответить на вопрос, почему Земля, Венера и Марс развивались сначала в сходных условиях, а потом стали настолько сильно отличаться друг от друга.

Россия как-то будет участвовать в этих исследованиях?

Мы уже участвуем в них.

Российские учёные, которые работают в настоящее время в Университете г. Льеж, присутствуют в списке авторов в стартовой статье журнала «Nature», в которой впервые рассказано миру об этих планетах.

В самой России сегодня существуют несколько сильных теоретических групп (одну из которых я представляю) которые работают с теоретическими моделями и будут участвовать в анализе новых данных, поступающих об этой системе. Хотелось бы упомянуть об очень важной поддержке наших исследований Российским научным фондом.

К тому же в нашем Институте астрономии РАН уже долгое время готовится к запуску новый космический телескоп «Спектр-УФ». Старт его работы намечен на 2021 год.

Это космический телескоп с зеркалом 1,7 метра будет проводит наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне. К тому времени космический телескоп им. Хаббла, который сейчас активно проводит наблюдения в ультрафиолетовом спектре, будет выведен из работы и «СПЕКТР-УФ» займет освободившуюся нишу.

Одна из четырех главных задач научной программы проекта «Спектр-УФ» – исследование экзопланет, в частности, наблюдение за их атмосферами. Ультрафиолетовый диапазон хорошо пригоден для исследования атмосфер, особенно верхних слоев. Такие наблюдения и их теоретический анализ позволят существенно продвинуться в изучении процессов образования и эволюции подобных Земле планет у других звезд.

Так что вклад России в дело изучения экзопланет с момента запуска этого телескопа заметно увеличится.

Беседовал Илья Переседов


Валерий Шематович

Заведующий отделом «Исследования Солнечной системы» Института астрономии Российской академии наук, доктор физико-математических наук, лауреат премии имени А.А. Белопольского РАН,специалист в области исследования планетных атмосфер в Солнечной и внесолнечных планетных системах, автор более 200 научных работ в российских и международных научных изданиях

interrobang