No Image

Экзопланеты множество новых миров

1 просмотров
10 марта 2020

Волнение от экзопланет взлетело до небес, когда были обнаружены каменистые планеты, похожие на Землю и вращающиеся в обитаемой зоне некоторых из ближайших звезд. Но надежды на жизнь были разбиты высоким уровнем радиации, бомбардирующей эти миры. Планета Proxima b, находящаяся всего в 4,24 светового года от нас, получает в 250 раз больше рентгеновского излучения, чем Земля, и купается в смертельном уровне ультрафиолета. Как жизнь может вынести такую ​​бомбардировку? Астрономы Корнеллского университета говорят, что жизнь уже пережила эту жестокую радиацию, и у них есть доказательства. Директор Института Карла Сагана Корнеллского университета Лиза Кальтенеггер и ее научный сотрудник Джек О’Мэлли-Джеймс приводят их в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Современная жизнь на Земле произошла от существ, которые процветали во время мощнейшего ультрафиолетового излучения, даже превосходящего уровень на поверхности Proxima b. «Наша планета 4 миллиарда лет назад была хаотичным, облучаемым, горячим миром. Несмотря на это, жизнь каким-то образом зародилась, а затем эволюционировала», – пишут исследователи.

По словам астрономов, в настоящий момент на некоторых экзопланетах может происходить то же самое. Ученые смоделировали поверхностные ультрафиолетовые среды четырех ближайших к Земле миров, которые потенциально пригодны для обитания: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b и LHS-1140b.

Эти планеты вращаются вокруг красных карликов, которые в отличие от нашего Солнца бушуют, омывая свои планеты ультрафиолетовым излучением высокой энергии. Хотя точно неизвестно, какие именно условия преобладают на поверхности этих экзопланет, установлено, что звездные вспышки являются биологически разрушительными и могут вызывать эрозию атмосфер. Высокий уровень радиации провоцирует мутации или даже уничтожение жизненно важных молекул, таких как нуклеиновые кислоты.

Астрономы смоделировали различные атмосферные составы, от похожих на современную Землю до эродированных и бескислородных очень тонких атмосфер, которые плохо блокируют ультрафиолет. Модели показали, что по мере истощения атмосферы и снижения уровня озона ультрафиолетовое излучение с более высокой энергией начинает достигать поверхности. Исследователи сравнили модели с историей Земли, от 4 миллиардов лет назад до наших дней.

Хотя моделируемые планеты бомбардировались более высоким уровнем ультрафиолетового излучения, чем испускает современное Солнце, все же он был значительно ниже получаемого Землей 3,9 миллиарда лет назад.

«Учитывая, что жизнь зародилась на ранней Земле, ультрафиолетовое излучение не должно быть ограничивающим фактором для обитаемости планет, вращающихся вокруг красных звезд. Самые близкие соседние миры остаются интригующими целями для поиска жизни за пределами Солнечной системы», – сообщают авторы исследования.

Противоположный вопрос возникает для планет, вращающихся вокруг неактивных красных карликов, от которых поток ультрафиолета особенно мал: требует ли эволюция жизни высокого уровня излучения.

Чтобы судить о потенциальной обитаемости миров с различной степенью радиации, исследователи оценили показатели смертности на различных длинах волн ультрафиолета у экстремофилов Deinococcus radiodurans, одного из самых радиационно-устойчивых организмов.

Читайте также:  Дата выхода первых apple watch

«Не все длины волн ультрафиолета одинаково вредны для биологических молекул. Например, дозировка излучения при 360 нанометрах должна быть на три порядка выше, чем дозировка при 260 нанометрах, чтобы получить аналогичные показатели смертности в популяции этого организма», – говорят о результатах эксперимента авторы работы.

Исследователи отмечают, что многие организмы на Земле используют стратегии выживания, в том числе защитные пигменты, биофлуоресценцию и жизнь под землей, водой или камнями, чтобы справиться с высоким уровнем радиации, что может быть присуще и жизни в других мирах. Подземную жизнь будет труднее найти на далеких планетах, не имея телескопов, распознающих биосигнатуры в атмосфере.

«История жизни на Земле предоставляет нам богатую информацию о том, как биология может преодолеть проблемы окружающей среды, которые мы считаем враждебными», – заключил Джек О’Мэлли-Джеймс.

С помощью инфракрасных данных телескопа Subaru, расположенного на Гавайях, международная команда астрономов получила изображение гигантской экзопланеты, вращающейся вокруг яркой звезды GJ 504 из созвездия Девы.

Новый мир оказался примерно в 4 раза больше Юпитера по массе, примерно таким же по размерам и получил название GJ 504b. На настоящий момент этот объект является планетой с самой низкой массой, вращающейся вокруг звезды, по всем характеристикам подобной нашему Солнцу.

Исследователи предполагают, что эффективная температура GJ 504b составляет около 237 °C. Возраст этой системы, удалённой от нашей планеты примерно на 57 световых лет, оценивается учёными в 160 миллионов лет.

Астрономам удалось сфотографировать GJ 504b, используя методы прямой визуализации (то есть фактически увидеть планету в телескоп). Этот метод является не только самым важным для получения данных о планетах, но и самым сложным.

"Визуализация даёт информацию о светимости, температуре, атмосфере и орбите планеты, – рассказывает глава исследования Масаюки Кузухара (Masayuki Kuzuhara) из Токийского технологического университета (Tokyo Institute of Technology). – Но чаще всего экзопланеты имеют слишком слабую светимость и так близки к своему светилу, что попытки зафиксировать их с наземных телескопов подобны попыткам сфотографировать светлячков возле прожектора".

Тем не менее, телескоп Subaru позволяет астрономам фиксировать даже самые "слабые" экзопланеты. Он получает изображение в инфракрасном диапазоне с помощью сложной системы адаптивной оптики, компенсирующей эффект размытости от атмосферы Земли. Контрастность изображения гарантируется использованием инфракрасной камеры и спектографа.

Открытие является частью проекта Стратегического исследования экзопланет и дисков с помощью телескопа Subaru, в рамках которого астрономы планируют получить изображения планет, расположенных вне Солнечной системы. Учёных интересуют также протопланетные диски, окружающие несколько сотен ближайших звёзд. Пятилетний проект начал работу в 2009 году, его возглавляет Мотохидэ Тамура (Motohide Tamura), член Национальной астрономической обсерватории Японии.

Читайте также:  Wi fi адаптер dexp wfa 601 отзывы

"Если бы мы смогли полететь на эту планету, нашим глазам предстал бы светящийся от жара мир, окрашенный в тёмно-вишнёвый, почти пурпурный, цвет, – сказал Майкл МакЭлвайн (Michael McElwain), член Центра космических полётов Годдарда. – Наши инфракрасные камеры показывают, что её цвет более синий, чем у других наблюдаемых планет, что может свидетельствовать о небольшом количестве облаков в атмосфере".

GJ 504b вращается вокруг своей звезды на расстоянии, почти в 9 раз превышающем расстояние от Солнца до Юпитера. Это позволяет переосмыслить идею самого формирования планет-гигантов.

Согласно наиболее распространённой версии, называемой аккреционной моделью, Юпитер, подобно Земле, развился из насыщенного газом и космическим мусором диска, окружающего молодую звезду. Ядро, как правило, образуется вследствие столкновения астероидов и комет. Как только оно достигает достаточной массы, его гравитационная сила притягивает газ из диска, тем самым формируя планету.

Такая модель применима для экзопланет, чья орбита подобна орбите Нептуна (то есть удалена от звезды примерно на 30 астрономических единиц). Но для миров, расположенных ещё дальше от своих звёзд, такая модель мало подходит. Для сравнения, GJ 504b находится примерно в 43,5 астрономических единицах от своей звезды.

"Формирование этой планеты сложнее всего объяснить с точки зрения традиционных гипотез, – поясняет член команды Маркус Янсон (Markus Janson), доктор Принстонского университета. – Мы должны всерьёз рассмотреть альтернативные теории формирования или пересмотреть концепцию аккреционной модели.

Добавим, что молодые звёздные системы являются самыми привлекательными для исследования экзопланет напрямую, так как планеты не существовали настолько долго, чтобы успеть потерять большую часть тепла от процесса их образования. Это и повышает их яркость в инфракрасном диапазоне.

"Наше Солнце уже прошло примерно половину пути своего жизненного цикла, а GJ 504 – примерно тридцатую его часть, – добавил МакЭлвайн. – Изучение таких систем похоже на наблюдение за нашей собственной планетарной системой в годы её молодости".

Также по теме: Астрономы увидели смерть Солнечной системы В системе трёх солнц впервые найдена потенциально обитаемая планета Учёные обнаружили на одной из планет несколько "факторов жизни" Телескоп "Чандра" увидел рентгеновское излучение близкой экзопланеты Астрономы нашли планеты, пережившие поглощение своей звездой

13 ноября 2019, 19:46 [ «Суть Событий» ]

Является ли Земля единственной обитаемой планетой во Вселенной или где-то еще есть миры, способные поддерживать жизнь? И если они есть, как они выглядят? Чтобы ответить на эти фундаментальные вопросы, ученые ищут в космосе экзопланеты.

На сегодняшний день известно более 4000 экзопланет, большинство из которых имеют одну звезду-хозяйку, как Земля — только Солнце. Сегодня астрофизик Маркус Муграуэр из Университета им. Фридриха Шиллера в Йене обнаружил и охарактеризовал множество новых мультизвездных систем с экзопланетами. Полученные данные подтверждают предположения о том, что существование нескольких звезд влияет на процесс формирования и развития планет. Исследование, проведенное Муграуэром было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Читайте также:  Redmond skykitchen rmk fm41s

«В нашем Млечном Пути очень распространены множественные звездные системы. Если такие системы включают планеты, они представляют особый интерес для астрофизики, потому что планетные системы в них могут существенно отличаться от нашей», — рассказал ученый. Чтобы узнать больше об этих различиях, Муграуэр проанализировал более 1300 звезд, имеющих экзопланеты, пытаясь выяснить, есть ли у них звезды-компаньоны.

В результате ему удалось обнаружить около 200 таких светил, расположенных от Солнца на расстоянии до 1 600 световых лет. С помощью данных телескопа Gaia ученый также смог более подробно охарактеризовать спутники и их системы. По его словам, существуют как небольшие системы протяженностью всего 20 астрономических единиц (а.е.), что в нашей Солнечной системе примерно соответствуют расстоянию между Солнцем и Ураном, так и системы со звездами, которые находятся на расстоянии более 9000 а.е. друг от друга.

Звезды-компаньоны также отличаются по массе, температуре и стадии эволюции. Самые тяжелые из них весят в 1,4 раза больше Солнца, в то время как самые легкие имеют только 8% его массы. Большинство звезд-компаньонов — легкие красные карлики, однако встречаются и белые карлики, которые представляют собой сгоревшее ядро звезды, похожей на Солнце. По своим размерам они схожи с Землей, однако по массе тяжелее нашего светила. Всего было обнаружено 8 таких звезд. Эти наблюдения показывают, что даже ближайшие к звезде экзопланеты на самом деле могут пережить финальную стадию ее эволюции.

Большинство обнаруженных звездных систем с экзопланетами бинарные. Однако также были найдены тройные системы (примерно 20) и одна система имела целых четыре звезды. В диапазоне исследованных расстояний, составляющих примерно от 20 до 10000 а.е., в общей сложности у 15% изученных звезд имеется по меньшей мере одна звезда-компаньон. Кроме того, найденные у них спутники обычно располагались в пять раз дальше, чем в обычных системах.

«Эти два фактора, взятые вместе, могут указывать на то, что влияние нескольких звезд в такой системе нарушает процесс формирования планет, а также дальнейшее развитие их орбит», — говорит Муграуэр. Причиной этого может быть гравитационное воздействие звездного спутника на газопылевой диск.

Теперь ученый планирует продолжить свое исследование, чтобы установить точное влияние мультизвездных систем на формирование и эволюцию небесных тел.

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector