В контексте поиска экзопланет, потенциально пригодных для существования жизни, особое внимание уделяется понятию обитаемой зоны. Обитаемая зона представляет собой область вокруг звезды, в которой планеты получают достаточное количество энергии от неё для поддержания на своей поверхности жидкой воды. Это упрощённое, но полезное первоначальное приближение при исследовании множества экзопланет, которое позволяет сузить область поиска и сосредоточить усилия на наиболее перспективных объектах.
Однако пригодность для жизни подразумевает наличие дополнительных факторов. В условиях высокой плотности звёздной среды планеты, находящиеся в обитаемых зонах, сталкиваются не только с влиянием своего светила. Орбитальные возмущения, вызванные пролётом других звёзд, а также взрывы сверхновых могут приводить к выбросу экзопланет из их солнечных систем, а также к разрушению их атмосфер или даже самих планет.
В рамках нового исследования проводится анализ потенциальных угроз, с которыми могут столкнуться планеты, находящиеся в обитаемой зоне вокруг нашей звезды. Работа под названием «Экзопланетные системы в обитаемой зоне в окрестностях нашей звезды: оценка рисков от столкновений со звёздами и взрывами сверхновых» (The 10 pc Neighborhood of Habitable Zone Exoplanetary Systems: Threat Assessment from Stellar Encounters & Supernovae) была принята к публикации в издании Astronomical Journal. В настоящее время статья размещена на сервере препринтов arXiv. Главный автор исследования — Тисягупта Пайн, представитель Центра комплексного научного образования и исследований Университета Вишва-Бхарати (Индия).
В рамках исследования были проанализированы области в радиусе 10 парсек вокруг 84 звёздных систем, содержащих экзопланеты в обитаемой зоне. Особое внимание уделялось системам, подверженным воздействию звёзд, находящихся за пределами их собственных систем. Каков характер этого воздействия и как оно влияет на потенциальную обитаемость данных экзопланет? Какие выводы можно сделать относительно границ и условий обитаемой зоны в свете полученных данных?
В исследовании, охватывающем более 4500 звёзд с экзопланетами, выявлено более 140 систем, где планеты находятся в обитаемых зонах. Авторы проводят оценку потенциальных рисков, которые может представлять звёздное окружение этих планет на их пригодность для существования жизни.
По мере совершенствования методов исследования экзопланет научное сообщество углубляет понимание термина «обитаемая зона». В научной литературе всё чаще встречаются такие понятия, как «консервативная обитаемая зона» и «оптимистичная обитаемая зона».
Оптимистичная обитаемая зона — это регионы, которые получают меньше облучения от своей звезды, чем Венера 1 миллиард лет назад, и больше, чем Марс 3,8 миллиарда лет назад. Дело в том, что ученые считают, что на современной Венере и на раннем Марсе вероятно, была поверхностная вода.
Консервативная обитаемая зона представляет собой более строгое определение, ограничивающее область вокруг звезды, где на экзопланете возможно существование поверхностной воды. Эта зона определяется внутренними границами парникового эффекта, при которых испарение поверхностной воды происходит под воздействием солнечного света, и внешними границами, где парниковый эффект углекислого газа становится доминирующим по сравнению с рэлеевским рассеиванием.
Данные определения имеют исключительно научный характер и не претендуют на большее. В то же время, в последние годы значительный прогресс был достигнут в понимании поведения звёзд, характеристик экзопланет и их взаимосвязей.
В результате обнаружения значительного количества экзопланет, учёные получили доступ к обширным данным о характеристиках их звёзд, что подчёркивает необходимость систематического сопоставления этих параметров для оценки пригодности планет к поддержанию жизни и вероятности существования жизни за пределами Солнечной системы, как отмечают авторы.
Для осуществления необходимых систематических сравнений исследователи разработали две метрики: индекс подобия с Солнцем (Solar Similarity Index, SSI) и индекс подобия с окрестностями (Neighborhood Similarity Index, NSI). Поскольку звёзды главной последовательности, включая наше Солнце, являются благоприятными для жизни, SSI сопоставляет характеристики нашей Солнечной системы с параметрами других потенциально обитаемых зон. NSI, в свою очередь, сравнивает свойства звёзд в сфере диаметром 10 парсек вокруг Солнца с аналогичной областью вокруг других зон обитаемости. Эти индексы позволяют интегрировать зоны обитаемости в более широкий космологический контекст.
«Концепция зон обитаемости имеет ключевое значение для поиска планет, пригодных для жизни, однако звёздное окружение вокруг планеты также оказывает существенное влияние на продолжительность её существования и способность поддерживать жизнь», — отмечают авторы. «Научные исследования свидетельствуют о том, что высокая частота катастрофических событий, включая взрывы сверхновых и тесные сближения звезд в областях с высокой звёздной плотностью, препятствует развитию сложных форм жизни и долгосрочному поддержанию условий, пригодных для жизни».
Продолжение следует...