В 2016 году международная группа астрономов заявила об открытии экзопланеты Proxima b у ближайшей к Солнцу звезды — Проксимы Центавра. Планета совершает полный оборот вокруг красного карлика за 11,2 дня и находится в обитаемой зоне звезды. Минимальная масса Proxima b составляет 1,27 массы Земли, радиус небесного тела установить не удалось. О находке ученые рассказали на пресс-конференции в штабе Южной европейской обсерватории (Гархинг, Германия), исследование опубликовано в журнале Nature (препринт).
Для поиска экзопланеты астрономы использовали метод анализа лучевых скоростей. При вращении массивная планета увлекает за собой звезду, что изменяет скорость ее движения в пространстве. К примеру, когда планета оказывается ближе к Земле, она ускоряет звезду относительно астрономов, а когда дальше — замедляет. Это сказывается на спектре ее света благодаря эффекту Доплера. Простейшей аналогией будет изменение звука мотоцикла при приближении и удалении от наблюдателя. Для того чтобы заметить небольшие колебания спектральных характеристик, ученые использовали сверхточные спектрометры HARPS и UVES, установленные на телескопах Южной европейской обсерватории.
Первым признаком того, что у Проксимы Центавра может быть экзопланета, стал анализ архивных данных UVES и HARPS, собранных до 2016 года. Астрономы заметили периодичность смещений спектра, соответствовавшую амплитуде колебаний скорости объекта около пяти километров в час. Сигнал указывал на экзопланету с периодом обращения 11,2 суток, однако обладал низкой статистической значимостью.
Астрономы исключили вероятность того, что периодичность сигнала вызвана самой Проксимой — для этого за ее «поведением» следили с помощью независимого телескопа ASH2. Так астрономам удалось заметить колебания яркости, связанные со вспышками на звезде. Стоит отметить, что собственный период вращения красного карлика составляет 83 дня.
На основе данных о периоде обращения и массе Проксимы Центавра астрономы определили минимальную массу экзопланеты, а также расстояние между ней и звездой. Оказалось, что Proxima b (такое название используют авторы открытия) по меньшей мере в 1,27 раза массивнее Земли и находится в 20 раз ближе к центральному светилу системы. Статистика исследования экзопланет позволяет предположить, что небесное тело относится к земному типу планет.
По оценкам исследователей, планета находится в обитаемой зоне звезды — области, где тепла достаточно для существования жидкой воды. Для Проксимы эта область соответствует планетам с периодами обращения от 4 до 15 дней. Если у Proxima b нет атмосферы, то ее равновесная температура оценивается в –40 градусов по Цельсию; для Земли та же оценка дает порядка –20 градусов.
Сама возможность обитаемости планет, располагающихся так близко к звездам, довольно дискуссионна. Против нее играют такие факторы, как рентгеновские вспышки в 400 раз мощнее, чем у Земли (из-за близости к звезде), сильное магнитное поле звезды и приливный захват, приводящий к тому, что планета повернута к Проксиме только одной стороной. Как сообщили ученые на пресс-конференции, нет причин исключать возможность существования на Proxima b атмосферы. Определить же ее наличие напрямую с имеющимся набором данных невозможно.
Еще одним фактором, влияющим на возможность существования атмосферы, является происхождение планеты. Астрономы отмечают, что Proxima b вряд ли могла возникнуть из протопланетного диска так близко к звезде — для этого масса планеты слишком велика. Если Proxima b, будучи почти сформированной, мигрировала из областей за «снеговой линией» протопланетного диска, — то есть оттуда, где могут существовать водные льдинки, — то, скорее всего, в ней есть много летучих веществ, способных подпитывать атмосферу. Если же она образовалась из мигрировавшей «гальки», то следует ожидать, что экзопланета будет довольно сухой.
Астрономы не исключают, что у Проксимы Центавра есть еще одна или несколько планет. На это указывают дополнительные пики в анализе периодичности доплеровского сигнала. Они статистически значимы, но этого еще недостаточно для доказательства существования планеты — требуется дополнительный анализ и сбор статистики.
Владимир Королёв