Жизнь на экзо-лунах? Планеты — это только начало
До того, как ученые задумались о спутниках экзопланет, шумные луны кишели научно-фантастической литературой и кинематографом. Создатели «Звездных войн» сделали лесистый Эндор местом действия финальных эпизодов саги. Луна тоже была феноменальной Пандорой, полной жизни во всем ее ужасе и уникальности.
1. Экзо-луны вокруг газового гиганта — визуализация
У многих ученых есть ощущение, что это экзо-луны (1) может быть лучшим местом для поиска внеземной жизни, чем экзопланеты, которые были обнаружены в большом количестве в последние годы. Большинство из них являются газовыми гигантами, подобными Юпитеру, и никакие другие планеты, такие как спутник Юпитера Европа, не являются идеальной средой для возникновения и поддержания живых организмов.
Для ясности — помимо нашей Солнечной системы, нам пока не удалось наблюдать и научно подтвердить наблюдения за одной луной. Однако на основе простой экстраполяции можно предположить, что если вокруг планет вокруг Солнца вращается почти 170 лун, и это число еще не замкнуто, то статистическая величина составляет около 2. уже обнаруженных внесолнечных планет должно приходиться на десятки тысяч экзо-луны. С математической точки зрения гораздо более вероятно, что жизнь может оказаться где-нибудь на далекой луне, чем на планете.
Трудно найти научную причину, по которой жизнь чаще возникает на планетах, чем на их спутниках. Пока у нас есть только один подтвержденный случай обнаружения и подтверждения жизни в космическом теле. Это Земля. При такой скромной выборке трудно предположить, что это уж точно не было простым совпадением, что удалось найти именно планету, а не луну.
Нарушения в пути
Основной район поиска жизни в — это обитаемая зона вокруг звезд, желательно похожих на наше Солнце. Это зона вокруг звезды, похожая по форме на сферический слой, в пределах которой все планеты могут иметь физические и химические условия, обеспечивающие возникновение, поддержание и развитие живых организмов, важнейшим из которых является наличие жидкой воды.
Исследования современных ученых расширили необходимые условия существования экосферы за счет естественного атмосферного щита, защищающего от электромагнитного и корпускулярного излучений. Однако это условие не считается критическим, поскольку оно не является существенным в случае живых организмов под землей или организмов, эволюционно адаптированных к радиационным условиям.
Считается, что первой внесолнечной планетой, вращающейся в обитаемой зоне, был газовый гигант 70 Virginis b. Однако позже было обнаружено, что она движется по более узкой эксцентричной орбите. В последующие годы были обнаружены и более мелкие планеты, вращающиеся вокруг обитаемых зон. Что нашли в чипе Gliese 581 как минимум четыре планеты, а по анализам от 2010 года даже шесть, из которых в несколько раз массивнее Земли Gliese 581d вращается вблизи внешнего края экосферы, а Gliese 581g в ее средней части. Среди известных на сегодняшний день планет, открытие которых подтверждено, наиболее похожей на Землю по орбите и размерам является суперземля Kepler-452b, о которой мы подробно писали в прошлом выпуске «Юного техника». Существование жидкой воды на его поверхности весьма вероятно.
2. Транзит планеты с Луной в одном из возможных положений — визуализация
Также известно много гигантские планеты циркулирующие в местах обитания. Их присутствие затрудняет формирование и пребывание на устойчивых орбитах планет земной группы в этом районе. С другой стороны, естественные спутники таких планет могут быть местом, где может возникнуть и существовать жизнь. Гиганты с массой больше Юпитера, такие как HD 28185 b, могут иметь спутники, даже такие же массивные, как Земля.
Найти экзолуны, очевидно, намного сложнее, чем экзопланеты — просто они намного меньше по размеру. Метод транзита Кеплера позволяет увидеть изменения яркости далекой звезды, когда она проходит над планетой перед ней. Тот факт, что большинство открытий Кеплера касаются газовых гигантов, красноречиво говорит о том, что размер в этих наблюдениях действительно имеет значение. В списке не так много маленьких планет, а луны обычно намного меньше планет. Задачу дополнительно усложняет переменное положение лун (2). Они могут быть как на заднем плане, так и за планетой, а также впереди или позади нее во время транзита. В этих возмущениях яркости трудно усмотреть какую-либо закономерность. А их отсутствие затрудняет наблюдения.
Данные Kepler переобработаны
Тем не менее, охотники экзо-луны они оптимисты. Рене Хеллер (3) из Университета Макмастера в Канаде в речи для «NewScientist» в августе 2015 года выразил мнение, что он и его коллеги находятся на той же стадии, что и охотники за экзопланетами в конце 80-х и начале 90-х годов. «У нас уже есть подходящая техника, поэтому мы должны искать эти луны».
Наиболее продвинуты в своих поисках специалисты группы Дэвида Киппинга (4) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра. Они используют данные, собранные телескопом Кеплер, на основе которых уже открыто множество планет. Они просматривают информацию об экзопланетах на предмет подсказок, следов гравитационных взаимодействий и возможного влияния спутников на скорость планетарного транзита. Отдельные явления этого типа еще мало что говорят, но их ряды…? Кто знает, что за ними стоит?
Для моделирования нескольких десятков Киппинг планетных систем нанял суперкомпьютер NASA под названием Pleiades. Исследователь надеется создать модели трехсот таких экзосистем к концу этого года. «Когда мы закончим наши исследования, я смогу рассказать вам, как часто Пандора туда попадает», — похвастался Киппинг в интервью «NewScientist». В свою очередь, согласно моделям, разработанным Хеллером, спутник диаметром даже близким к Марсу может вращаться вокруг планеты размером с Юпитер. Такое тело уже сможет обнаружить телескоп Кеплер.
Хоакин Нойола из Техасского университета в Арлингтоне использовал метод, отличный от изучения изменений света во время прохождения планет. Он пытается прослушивать радиоизлучение от далеких систем, основываясь на общеизвестном факте, что луны Юпитера, проходя через его магнитное поле, вызывают такого рода излучения. Поскольку такой сигнал очень слаб на больших расстояниях, Нойола выбрал звездную систему Эпсилон Эридана b, в которой находятся одни из самых близких к нам известных экзопланет — «всего» в десяти световых годах от нас.
Ученые, ищущие экзо-луны, «чувствуют», что первые будут найдены в ближайшие несколько лет. Однако само открытие будет лишь введением к дальнейшим исследованиям, в первую очередь обнаружению химических следов соответствующей атмосферы и жидкой воды. В случае планет, близких к звездам в зоне жизни, найти такие спектральные сигналы затруднительно, потому что они теряются в спектре самой звезды.
относительно экзо-луны однако это может быть парадоксально проще, потому что, согласно господствующим теориям, жизнь на них может также возникать за пределами обитаемой зоны, как, например, на спутниках Европе или Энцеладе вне обитаемой зоны, которые подозреваются в сокрытии какой-то формы жизни в их внутренней части. , жидкие океаны. Эти более далекие планеты, мертвые сами по себе, могут быть источником энергии, согревающей луны — либо за счет отражения света, либо за счет сильных гравитационных воздействий, вызывающих внутренние движения воды (приливы) и трение. Вода могла там существовать не только в жидком состоянии, но даже в очень горячем состоянии.
Эти гипотетические спутники, удаленные от обитаемой зоны ближайшей звезды, нагреваются искусственными приливами. гравитация ближайшей планетытеоретически можно увидеть даже без специальных моделей и алгоритмов, которые используют Хеллер и Киппинг. Напрямую через телескоп в инфракрасном диапазоне. Телескоп Spitzer, работающий в этом диапазоне, обнаруживает объекты с температурой не ниже 700ºC.
Шанс на такие наблюдения появится, когда вскоре в космосе окажется телескоп Джеймса Уэбба — ожидается, что его чувствительность будет начинаться с 27º.
Возможно, уже обнаружен
5. Объект МОА-2011-БЛГ-262 (на отмеченных полях)
Однако на самом деле утверждение, что нет даже следа экзо-лунане совсем так точно. Науке известно открытие, которое принадлежит профессору Дэниелу Беннету, астроному из Американского университета Нотр-Дам. Используя метод микролинзирования, Беннетт смог обнаружить первую луну за пределами Солнечной системы, получившую обозначение MOA-2011-BLG-262 (5).
Микролинзирование использует тот факт, что свет искривляется под действием силы тяжести, когда объект проходит между нами и далекой звездой. Ее гравитация фокусирует свет, как линза, и яркость звезды периодически увеличивается. В своей исследовательской работе на эту тему Беннетт пишет, что, наблюдая с помощью телескопа MOA-II в Новой Зеландии, он заметил резкое увеличение яркости звезды, а через час еще одно увеличение, более слабое. Следовательно, перед звездным диском должен был пройти большой объект с сопровождающим меньшим.
Беннетт измерил соотношение масс обоих объектов, и оно составило примерно 2000:1. По словам Беннета, эти цифры больше всего подходят для модели «планета плюс ее луна». Однако с этим есть проблема. Скачки яркости говорят только об отношении масс объектов, и неизвестно, насколько они удалены от нас. Если они близки, это может быть планета с луной. Если они далеко друг от друга, это, скорее всего, звезда и планета, вращающаяся вокруг нее.
К сожалению, трудно сказать, сможем ли мы вообще это проверить. Микролинзирование основано на точном совмещении объектов и удаленной звезды. Таким образом, вероятность повторения определенного шаблона невелика. Даже если это действительно первый известный случай в этом случае экзо-луна, она не похожа на известные нам по литературным и киносюжетам «живые» луны. Анализ того, как усиливается свет, показывает, что объекты не вращаются вокруг звезды, на фоне которой они наблюдались. Поэтому они скорее дрейфуют в космической пустоте, что не способствует развитию благоприятных условий для жизни.
Так что даже если мы скоро встретимся с первым экзотировать и мы подтвердим ее существование… И она будет где-то в далекой звездной системе… И даже если мы поместим ее в «зону жизни»… Это не значит, что жизнь не будет иметь выхода и должна существовать там. В конце концов, наш компаньон по путешествию по серебряной звезде, насколько нам известно, полностью мертв (6).
