Новый метод поиска потенциально обитаемых планет

Благодаря разработкам международной команды астрономов, опубликованным в журнале Nature Communications, теперь возможно получать прямые изображения планет, способных поддерживать жизнь, у ближайших звёзд.

Используя новую систему для съёмки экзопланет в среднем инфракрасном диапазоне в сочетании с очень длительным временем наблюдения, авторы исследования утверждают, что могут с помощью наземных телескопов напрямую фиксировать планеты примерно в три раза больше Земли в обитаемых зонах близлежащих звёзд.

Проблема и цель

Прямые наблюдения экзопланет были ограничены технологически, что смещало обнаружение в сторону более крупных планет (значительно больше Юпитера) у молодых звёзд и далеко за пределами обитаемой зоны — «зоны Златовласки», где возможна жидкая вода.

«Если мы хотим найти планеты с условиями, подходящими для жизни в известной нам форме, мы должны искать каменистые планеты размером примерно с Землю внутри обитаемых зон у старых, солнцеподобных звёзд», — заявил первый автор статьи Кевин Вагнер.

Метод и наблюдения

Представленный метод обеспечивает более чем десятикратное улучшение возможностей по сравнению с существующими. Команда использовала Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории в Чили для наблюдения системы Альфа Центавра (4.4 световых года). Система состоит из двух солнцеподобных звёзд (Альфа Центавра A и B) и красного карлика Проксима Центавра.

Для повышения чувствительности использовались:

• Адаптивное вторичное зеркало для коррекции атмосферных искажений.
• Коронограф, оптимизированный для среднего ИК-диапазона, чтобы блокировать свет звезды.
• Новая техника быстрого (каждые 0.1 секунды) переключения между наблюдением Альфа Центавра A и B. Это позволило вычитать последующие кадры, удаляя систематический шум от камеры и телескопа.

Результаты

Наблюдения велись почти 100 часов в течение месяца в 2019 году, было собрано более 5 миллионов изображений (около 7 ТБ данных, публично доступных).

После обработки данных на итоговом изображении был обнаружен источник света «C1» — потенциальный кандидат в экзопланеты внутри обитаемой зоны.

«Есть один точечный источник, похожий на ожидаемую от планеты сигнатуру, который мы не можем объяснить систематическими погрешностями. Мы не достигли уровня уверенности, чтобы заявить об открытии планеты у Альфа Центавра, но сигнал присутствует», — отметил Вагнер.

Моделирование показывает, что «C1» может быть планетой размером с Нептун или Сатурн на расстоянии от Альфа Центавра A, сопоставимом с расстоянием от Земли до Солнца. Однако авторы подчёркивают, что пока нельзя исключить, что сигнал является неизвестным артефактом инструмента.

Перспективы

Исследование стало частью инициативы Breakthrough Watch/NEAR (New Earths in the Alpha Centauri Region). Команда планирует новую наблюдательную кампанию через несколько лет, чтобы попытаться зафиксировать возможную планету в другой точке орбиты.

Следующее поколение чрезвычайно больших телескопов, таких как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) и Гигантский Магелланов телескоп, как ожидается, улучшит прямые наблюдения подобных объектов ещё в 10 раз.

«Превращение продемонстрированных здесь возможностей в рутинный режим наблюдений — для обнаружения тепловых сигнатур планет в обитаемых зонах ближайших звёзд — станет переломным моментом в исследовании новых миров и поиске жизни во Вселенной», — заключил соавтор работы Даниэль Апай.