У звезды Тау Кита может быть обитаемая планеты

Важно, это не кликбейтный заголовок. Это обоснованное научное предположение с достаточной вероятностью.

Этот материал основан на лекции Бориса Штерна — российского астрофизика, доктора физико-математических наук, научного сотрудника Института ядерных исследований РАН и известного научного популяризатора. Штерн много лет занимается релятивистской астрофизикой, космическими потоками частиц и моделированием сложных космических систем. 

В этой статье я перескажу ключевые выводы его рассуждений о ближайших окрестностях Солнца — о том, что находится в пределах десяти парсек, какие планеты мы уже знаем, какие вероятно скрываются от наших инструментов, и почему у Тау Киты может быть собственная «вторая Земля».

Земли рядом больше, чем кажется

Когда речь заходит о межзвёздных путешествиях, разговор обычно быстро уходит в сторону фантастики, экзотических двигателей и далеких звёзд. Борис Штерн предлагает сделать шаг назад и начать с простого вопроса: а что вообще есть вокруг нас, в реальном, обозримом космосе? Чтобы ответить, он берёт рабочий объём — сферу радиусом примерно десять парсек, то есть около тридцати световых лет. Это уже достаточное расстояние, чтобы говорить не о паре-тройке ближайших звёзд, а о полноценном «локальном космическом районе».

Что находится в пределах 10 парсек

Штерн сразу расставляет акценты: внутри этой сферы более трёхсот звёзд. Основная масса — красные карлики, те самые неудобные и вспыльчивые хозяева: они выдают мощные вспышки, заливают свои планеты жёстким излучением, а благоприятные температуры возможны только на орбитах, расположенных слишком близко к поверхности звезды. Но среди всего этого многообразия есть около шестидесяти звёзд, похожих на Солнце. Именно вокруг таких и стоит искать потенциально обитаемые миры.

Если смотреть на схему, которую приводит Штерн, то красных точек — карликов — будет подавляющее большинство. Жёлтые и оранжевые — звёзды солнечного типа. Они редки, но не настолько, чтобы терять оптимизм: в радиусе десяти парсек десятки объектов выглядят вполне многообещающе.

Планеты в пределах тридцати световых лет

Но куда интереснее — не звёзды, а то, что рядом с ними. На сегодняшний день в этом объёме уже обнаружены более сотни экзопланет. На диаграмме, которую показывает Штерн, масса планет отложена по вертикали, а длительность их «года» — по горизонтали. Красные квадраты — планеты у красных карликов. Жёлтые — у «нормальных» звёзд.

Земля на этой диаграмме выглядит почти инородно: маленькая точка в стороне от основного скопления. И тут возникает естественный вопрос — не означает ли это, что вблизи землеподобных миров просто нет?

Штерн отвечает предельно ясно: нет. Просто Земля сама по себе — ужасно неудобный объект для обнаружения. Она слишком маленькая, слишком лёгкая и слишком медленно вращается вокруг Солнца. Современные методы, которыми мы ищем экзопланеты, почти слепы к таким объектам. Это означает только одно — землеподобные миры в пределах десяти парсек могут быть, и скорее всего есть, но мы пока не в состоянии их увидеть.

Тау Кита и её планетная архитектура

Затем Штерн делает зум и показывает одну из наиболее интригующих систем — Тау Киту. Она недалеко, она похожа на Солнце, и она давно будоражит воображение как у авторов фантастики, так и у астрономов.

У Тау Киты уже обнаружено несколько планет. Две из них — условно E и F — находятся в зоне обитаемости. Но сразу же следует важное «но»: они слишком массивны. Это либо суперземли, либо мини-Нептуны с плотными оболочками и тяжёлыми атмосферами. Такие условия для жизни земного типа выглядят сомнительными.

Но самое интересное начинается дальше.

Резонанс 1:4 и подозрительно пустое место

Штерн анализирует орбиты E и F и отмечает, что они находятся в резонансе 1:4. Внутренняя планета делает четыре оборота пока внешняя — один, и встречаются они в одном и том же месте. Это очень строгая структура, сравнимая с резонансами спутников Юпитера.

И если резонанс 1:4 существует, то резонанс 1:2 между ними буквально напрашивается. На орбите, где год вдвое длиннее орбиты E и вдвое короче F, пустота выглядит подозрительно.

Отсюда Штерн делает аккуратный, но весьма логичный вывод: там может скрываться планета земного масштаба, слишком лёгкая для нынешних инструментов. Масса примерно земная, орбита в зоне обитаемости — идеальный кандидат. И, как Штерн честно говорит, «это гадание на кофейной гуще», но гадание очень хорошо согласующееся со всеми известными данными.

Статистика Кеплера и вероятность соседних «земель»

Чтобы оценить, насколько такая гипотетическая планета реалистична, Штерн обращается к статистике Kepler. Там в данных подмешивали «виртуальные земли» — планеты, похожие на нашу, чтобы понять, насколько вообще вероятно заметить такие миры. Выяснилось, что большинство таких объектов просто не видны в данных.

И после всех поправок астрономы пришли к выводу: около 15–25% звёзд солнечного типа имеют хотя бы одну землеподобную планету в зоне обитаемости. Если перенести эту статистику на наши ближайшие окрестности, то в пределах десяти парсек должно быть больше десятка таких миров.

То есть мы почти наверняка окружены «землями» — просто ещё слепы к ним.

Почему мы их не видим

Штерн подробно объясняет ограничения методов.

Транзиты. Если орбита планеты наклонена хоть немного, транзита не будет — и метод полностью слеп.

Лучевые скорости. Современная точность — около 0,5 м/с. Земля заставляет Солнце «подпрыгивать» всего на 0,1 м/с — мы пока не тянем до такого уровня.

И пока эти барьеры не преодолены, потенциальная землеподобная планета у Тау Киты будет оставаться в тени.

Как мы всё-таки сможем увидеть эту гипотетическую Землю

Штерн описывает два пути:

Коронограф на космическом телескопе, создающий искусственное затмение и позволяющий увидеть слабый свет планеты рядом со звездой.

Космический интерферометр, объединяющий несколько больших телескопов в единую систему с феноменальным угловым разрешением.

Тогда мы сможем не просто обнаружить планету, но и изучить её атмосферу — температуру, состав, наличие воды, кислорода, метана. И если такой мир найдётся в пределах десяти парсек, то это станет не абстрактной мечтой, а вполне реальной целью межзвёздной миссии.

Всё вместе: Тау Кита как вероятный дом для «второй Земли»

Если собрать аргументы Штерна в одну линию, картина получается удивительно цельной:

Тау Кита — нормальная звезда, близкая, спокойная.

У неё есть тяжёлые планеты в зоне обитаемости.

Эти планеты находятся в жёстком резонансе.

Между ними динамика прямо «просит» ещё одну орбиту.

Эта орбита попадает в зону обитаемости.

Планета там могла бы быть земной массы.

Мы просто пока не можем её увидеть.

Это не открытие и не сенсация. Это аккуратная и строго выстроенная гипотеза, которая прекрасно вписывается в статистику Kepler и в общую картину нашей окрестности. И что важнее — таких скрытых миров вокруг нас, вероятно, не один и не два, а больше десятка.