Kepler-452b: вторая Земля? Около

23 июля 2015 года на созванной конференции НАСА объявило об открытии планеты Кеплер-452b. На данный момент это ближайший эквивалент Земли, расположенный за пределами Солнечной системы.

1. Сравнение размеров Земли (Солнца) и Kepler-452b (источник: НАСА)

Что такое Кеплер-452b

Kepler-452b выделяется среди тысяч открытых до сих пор внесолнечных планет. Многие данные свидетельствуют о том, что в настоящее время она является самой близкой к Земле среди них.

Во-первых, это, скорее всего, каменистая планета, вращающаяся вокруг обитаемой зоны. солнцеподобная звезда.

Это три ключевых фактора, учитывая разнообразие обнаруженных планет. Объект обращается вокруг своей родительской звезды за 385 дней, что всего на 20 дней больше, чем у Земли. Его диаметр на 60% больше, чем у Земли (1). Это самая маленькая планета, которую еще предстоит обнаружить в обитаемой зоне солнцеподобной звезды. Гравитационное притяжение на поверхности в два раза выше, чем на Земле.

2. Художественное видение планеты Kepler-452b (источник: НАСА)

Если это Кеплер-452б является каменистой планетой — и вероятность исчисляется в 49-62% (исходя из характеристик известных внесолнечных планет, трудно сказать, действительно ли это каменистая «суперземля» или скорее газовая планета мини- тип Нептуна) — на нем должны происходить процессы, связанные с вулканической деятельностью.

Упомянутая звезда вокруг этой «второй Земли» — Кеплер-452. Он принадлежит к типу G2 V, такому же, как наше Солнце. Более того, он похож на них по массе и температуре, хотя отличается яркостью (Kepler-452 ярче на 20%) и возрастом. На основании собранных данных (моделей эволюции звезд этого типа) можно оценить, что ей 6 миллиардов лет, что на 1,5 миллиарда лет больше возраста Солнца и всей Солнечной системы. Погрешность измерения здесь составляет ± 2 миллиарда лет.

3. Зонд New Horizons достигнет Kepler-452b через 25 миллионов лет (источник: JHUAPL)

Что мы знаем прямо — и косвенно

Kepler-452b находится на расстоянии 1400 световых лет. Это близко по космическим масштабам, но чрезвычайно далеко по земным масштабам. Это означает, что через приборы наблюдения мы теперь видим его таким, каким он был в… 615. Мы часто проходим мимо таких номеров, не осознавая расстояния. Однако достаточно подумать, что космический корабль «Новые горизонты» — самый быстрый на сегодняшний день аппарат, запущенный с Земли, — достигнет этой планеты за 25 миллионов лет! Такое сравнение позволяет лучше представить масштабы космических пространств (3).

Герой этой статьи — слишком маленький объект, чтобы когда-либо можно было точно определить его массу. Можно полагаться только на данные о распределении массы уже известных внесолнечных планет. Используя этот метод, можно предположить, что масса Kepler-452b находится в диапазоне «в пять раз больше — в два раза меньше», чем у Земли.

4. Телескоп Кеплер (источник: НАСА)

Как работает телескоп Кеплер?

За открытие Kepler-452b отвечает знаменитый Kepler — аппарат, предназначенный для поиска планет земной группы, запущенный в 2009 году (4). Его основная задача — изучение строения и многообразия планетарных систем.

Конструкция телескопа позволяет одновременно наблюдать большую группу звезд и искать небольшие понижения их блеска, которые могут свидетельствовать о прохождении планеты на фоне данной звезды. Прохождение планеты перед диском звезды вызывает небольшое уменьшение наблюдаемой яркости — в случае прохождения планеты земного типа это уменьшение составляет примерно 0,01% яркости звезды (5).

5. Планета может пройти перед своей звездой, чтобы быть обнаруженной телескопом Кеплер.

Степень уменьшения блеска звезды используется для определения отношения диаметра звезды к планете, а период между последовательными прохождениями данной планеты используется для определения периода обращения. На основе этих данных можно оценить большую полуось орбиты (используя — номен омен — законы Кеплера) и рассчитать температуру (используя модели звездного излучения).

Также стоит отметить, что многие звезды с планетными системами вообще не раскрывают этот факт. Это связано с тем, что при наблюдении с Земли — или там, где расположен телескоп «Кеплер» — орбита планеты может не находиться перед звездным диском. Например, для планеты земной группы, вращающейся на расстоянии 1 а.е. от своей звезды, вероятность того, что ее орбита, с нашей точки зрения, находится перед диском звезды, составляет всего 0,47%. Это, в свою очередь, означает, что мы можем обнаружить только одну из 210 планет, используя этот метод.

Телескоп Кеплер имеет очень большое поле зрения, составляющее 115 градусов. В таком большом поле около полумиллиона звезд. Из этого числа 150 90 были отобраны для постоянного наблюдения. звезды. Более XNUMX тысяч из них звезды спектрального класса G.

Вот почему Кеплер спроектирован таким образом, что его максимальная чувствительность приходится на диапазон частот 400-865 нм, где яркость этих звезд наибольшая. Телескоп измеряет яркость всех 150 XNUMX. звезды каждые три минуты, ища любые изменения в интенсивности. Однако в случае обнаружения он должен наблюдать три последовательных падения яркости, чтобы подтвердить, что они были вызваны прохождением планеты по диску.

В настоящее время в период ожидания следующих транзитов находится аж 4696 планет-кандидатов, из которых 521 добавлены в список параллельно с подтверждением существования планеты Kepler-452b. Двенадцать планетарных объектов в один-два раза больше массы Земли и вращаются вокруг своих звезд в обитаемой зоне. Девять из них вращаются вокруг звезд, аналогичных Солнцу по температуре и размеру.

6. В зависимости от типа звезды обитаемая зона может быть дальше или ближе к ее поверхности

Что такое экосфера?

Пригодная для жизни зона — это область вокруг звезды, где планеты — при правильном атмосферном давлении — могут удерживать жидкую воду на поверхности. В зависимости от спектрального класса звезды, ее размера и температуры обитаемая зона может быть ближе или дальше от поверхности звезды (6). Kepler-452b находится на 5 % дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, но поскольку сама звезда на 10 % больше и на 20 % ярче Солнца, она все же «помещается» в обитаемую зону.

Более того, излучение звезды, отраженное от поверхности планеты, очень похоже на солнечное. Некоторые ученые предполагают, что если предположить, что планета похожа на Землю на Кеплерце-452b Даже наземные растения выжили бы, потому что там ничто не мешает фотосинтезу.

Однако стоит помнить, что экосфера — это не только миры, столь же дружественные к жизни, как Земля. Достаточно длительного парникового эффекта, чтобы безобидная планета превратилась в аналог Венеры, планету, как бы полностью окутанную облаками, горячую и без следов воды на поверхности. В 2013 году астрономы на основе данных телескопа Кеплер подсчитали, что в самом Млечном Пути может быть около 40 миллиардов планет земного типа, вращающихся в окружающей среде вокруг таких звезд, как Солнце и красные карлики. На данный момент проверка существования Kepler-452b доводит число подтвержденных планет до 1030.

7. Кандидаты в близнецы Земли. Слева направо: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f и Kepler-186f. Последняя — Земля для сравнения (источник: НАСА).

Другие кандидаты на Землю 2.0

До открытия Кеплера-452б несколько других планет имели честь быть «землеподобными». прибл. В 500 световых годах от нас находится Kepler-186f, планета всего на 10% больше Земли, которая также находится в обитаемой зоне вокруг своей звезды. В данном случае, однако, звезда представляет собой красный карлик — намного холоднее и вдвое меньше Солнца. Орбитальный период Кеплера-186ф занимает всего 130 дней. Планета получает только треть солнечной радиации от своей звезды, поэтому находится на внешней границе обитаемой зоны (7).

Еще до этого объект под названием Kepler-62f считался планетой, наиболее похожей на Землю. Как и Kepler-452b, это «суперземля», на 40% больше нашей. Однако, по аналогии с Kepler-186f, Kepler-62f обращается вокруг звезды, которая намного холоднее и меньше Солнца — за 267 дней. Он расположен в 1200 световых годах от Земли в созвездии Лютни. Несмотря на то, что он находится относительно близко к поверхности своей звезды, он находится вне обитаемой зоны.

Стоит напомнить, что с открытием последней планеты было объявлено и о существовании еще одной «суперземли», получившей обозначение Kepler-69c.

Это планета на 70% больше Земли. Однако для этого размера астрономы не уверены в составе, поскольку в среднем 1,5 массы Земли являются границей между скалистыми планетами и мини-Нептунами. В результате Kepler-69c с меньшей вероятностью будет близнецом Земли — хотя он обращается вокруг своей звезды за 242 дня и находится в обитаемой зоне, аналогичной зоне Венеры в Солнечной системе. В свою очередь, звезда, вокруг которой он вращается, на 80% состоит из Солнца, а вся планетная система находится на расстоянии 2700 световых лет в созвездии Лебедя.

Когда мы критически смотрим на всех кандидатов-близнецов нашей Земли и отбрасываем планеты, которые слишком велики, слишком ненадежны или вращаются вокруг не той звезды, оказывается, что лучшим претендентом на сегодняшний день является недавно обнаруженная планета. Кеплер-452б.