Ищете другую Землю? Вот, пожалуйста — 300 миллионов возможных вариантов

По данным ученых, Млечный Путь может скрывать сотни планет, потенциально похожих на Землю. Каждая вторая аналогичная Солнцу звезда нашей галактики, вероятно, имеет вокруг себя скалистые планеты, которые схожи с нашей планетой по размеру и так же, как она, расположены в обитаемой зоне.

Согласно анализу новых данных, полученных с космического аппарата НАСА «Кеплер», оказывается, что обитаемых экзопланет, которые, как считается, существуют в этой галактике, на самом деле, больше

10 лет назад группа астрономов задалась целью изучить один из древнейших вопросов, мучивших философов, ученых, священников, астрономов, мистиков и остальных представителей человеческой расы: сколько существует других планет, подобных Земле, если они вообще существуют? Сколько существует далеких планет, пригодных для жизни в привычном для нас виде?

Их инструментом стал космический аппарат «Кеплер» (Kepler), запущенный в марте 2009 года с рассчитанной на три с половиной года миссией по наблюдению за 150 тысячами звезд на участке неба в Млечном пути. Он осуществлял поиск случаев незначительного уменьшения яркости звезды в результате прохождения экзопланеты перед своей звездой-хозяином.

«Это не чужие планеты, а мир чужих планет», — сказал Уильям Боруки (William Borucki) в марте 2009 года, когда была запущена миссия. Именно доктор Боруки, астроном, бывший сотрудник Исследовательского центра Эймса при НАСА, ныне вышедший на пенсию, придумал этот проект и на протяжении 20 лет убеждал руководство НАСА осуществить его.

Прежде чем аппарат окончательно прекратил работу в 2018 году, он обнаружил среди этих звезд более 4000 миров-кандидатов. До сих пор ни один из них не подавал признаков жизни или пригодности к жизни (правда, они находятся очень далеко, и их трудно изучать). Опираясь на эту цифру, можно предположить, что в галактике Млечный путь существуют миллиарды экзопланет. Но сколько из них потенциально пригодны для жизни?

После продолжавшегося два года анализа данных, полученных с помощью космического аппарата «Кеплер», команда из 44 астрономов во главе со Стивом Брайсоном (Steve Bryson) из Исследовательского центра Эймса получила результат, который они считают окончательным ответом, по крайней мере на данный момент. Их работа была принята к публикации в рецензируемом ежемесячном научном астрономическом журнале The Astronomical Journal.

Формальная цель запуска «Кеплера» состояла в том, чтобы измерить число, называемое «эта-земля»: относительное кличество звезд подобных Солнцу, вокруг которых вращается объект размером с Землю, расположенный в обитаемой зоне, где достаточно тепло для существования на поверхности жидкой воды.

Астрономы подсчитали, что не менее одной трети, а возможно, и целых 90% звезд, похожих по массе и яркости на наше Солнце, имеют в своих обитаемых зонах такие же скалистые планеты, как Земля, причем диапазон отражает уверенность исследователей в правильности выбранных ими различных методов исследований и предположений. Так или иначе, это немалый успех.

По оценкам НАСА, в Млечном Пути насчитывается не менее 100 миллиардов звезд, из которых около четырех миллиардов подобны Солнцу. Если только у 7% этих звезд есть пригодные для жизни планеты (весьма консервативная оценка), то в одном лишь Млечном Пути может находиться до 300 миллионов потенциально пригодных для жизни планет.

«В своих оценках нам надо быть очень осторожными на случай, если природа преподнесет какие-то сюрпризы в плане пригодности планет к жизни, — сказал Рави Кумар Коппарапу (Ravi Kumar Kopparapu), исследователь Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и один из авторов доклада. — Поэтому мы намеренно даем заниженные оценки».

По расчетам астрономов, ближайшая из таких планет должна находиться на расстоянии в среднем около 20 световых лет, а четыре из них должны находиться от солнца в пределах около 30 световых лет.

«От начала миссии до публикации результатов прошло 11 лет, но это теперь все, — радостно сообщила в электронном письме Натали Баталья (Natalie Batalha), астроном из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, которая руководила миссией „Кеплера" на протяжении большей части его существования и была одним из авторов новой статьи. — Это научный результат, которого мы все ждали — и причина, по которой „Кеплер" был выбран для отправки в космос в декабре 2001 года».

Новый результат означает, что галактика как минимум в два раза богаче и насыщеннее, чем предполагалось на основе одного из первых анализов данных, полученных с помощью «Кеплера» в 2013 году. Это открытие, сделанное Эндрю Говардом (Andrew Howard), Эриком Петигурой (Erik Petigura) и Джеффри Марси (Geoffrey Marcy), которые не были членами команды, работавшей в рамках миссии «Кеплера», позволило сделать вывод, что примерно у 20% звезд подобных Солнцу в их обитаемых зонах есть планеты.
Как говорит доктор Баталья, одним из шагов вперед на этот раз стало получение дополнительных данных со спутника GAIA, запущенного Европейским космическим агентством, который определил положение и яркость одного миллиарда звезд. Эта информация позволила ученым, работавшим в рамках программы «Кеплера», составить более точную карту обитаемых зон обнаруженных ими звезд.

Еще одним шагом вперед стало повышение качества обработки статистических данных, хотя, как отметила доктор Баталья, «статистическое обследование по своей сути являются неполными. Обзвонить всех граждан невозможно, нельзя наблюдать каждую звезду».

В случае с «Кеплером» это был серьезный недостаток. Система ориентации космического аппарата вышла из строя еще до того, как «Кеплер» завершил свое основное исследование, в результате чего он обнаружил только планеты, имеющие орбитальные периоды менее 700 дней, что примерно вдвое больше, чем продолжительность земного года.

Дэвид Шарбонно (David Charbonneau) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в электронном письме написал, что он немного скептически относится к результатам: «Миссия „Кеплера" не обнаружила многих (а возможно, и вообще никаких) настоящих аналогов Земли, то есть планет с тем же радиусом и орбитальным периодом, что и Земля, и, следовательно, получающих одинаковое количество света, и вращающихся вокруг звезд подобных Солнцу».

Как сказала тогда доктор Баталья, «у нас пока нет никаких кандидатов на планеты, которые были бы точными аналогами Земли с точки зрения размера, орбиты или типа звезды». И их по-прежнему нет. В результате астрономам пришлось экстраполировать данные планет, которые они видели.
Хотя эти планеты, обнаруженные «Кеплером», по размеру подобны Земле (их радиус составляет от 0,5 до 1,5 радиуса Земли) и, по-видимому, скалистые, никто подробно не знает, на что они похожи. Неизвестно также, существует ли или возможна ли на них жизнь. Они находятся слишком далеко, чтобы их можно было изучить более подробно. Пока нам известна только одна пригодная для жизни планета — наша собственная.

Но есть еще много возможностей, чтобы найти такую планету. Измерение «Кеплером» числа «эта-Земля» относится только к звездам, подобным солнцу. Но в галактике существует гораздо больше других звезд — меньших по размеру и менее ярких, называемых «красными карликами». Как пишет в своей статье Кортни Дрессинг (Courtney Dressing), в настоящее время работающей в Калифорнийском университете в Беркли, в обитаемых зонах 25%-50% красных карликов также существуют планеты, хотя некоторые астрономы опасаются, что вспышки излучения от таких звезд обрекут на гибель любую жизнь, которая попытается там зародиться. В анализ новых данных с учетом чисел «эта-Земли» красные карлики не включены.

Планеты красных карликов актуальны для поиска жизни, поскольку «Кеплер» передал «эстафету» космическому аппарату под названием «Спутник для транзитных исследований экзопланет» (Transiting Exoplanet Survey Satellite), или TESS, который был запущен в 2018 году, чтобы «прочесать» все небо в поисках экзопланет, существующих в пределах нескольких сотен световых лет от Земли — по соседству. К настоящему времени TESS обнаружил 66 новых экзопланет и внес в каталог более двух тысяч кандидатов.

Как написал в электронном письме астрофизик из Массачусетского технологического института и главный исследователь миссии Джордж Рикер (George Ricker), ученые надеялись, что большинство из этих планет будут найдены на орбитах красных карликов «поскольку около трех четвертей звезд в окрестности Солнца являются карликами спектрального класса М, в предстоящее десятилетие у TESS будет огромный простор для открытий!».

Доктор Баталья говорит, что молодые ученые в будущем еще могут найти способ повысить ценность параметра «эта-Земля»: «а пока это будет стандартом де-факто».

Значение параметра «эта-Земля» имеет большое значение, и до сих пор он был неизвестной величиной в математическом выражении, известном как уравнение Дрейка. Он используется астрономами для определения количества развитых цивилизаций, которые могут существовать в галактике и с которыми мы когда-нибудь могли бы связаться по радио или другим средствам.

Пришло время заняться следующей величиной в уравнении Дрейка для внеземных цивилизаций — относительным количеством этих миров, на которых возникает жизнь. Обнаружение хотя бы одного слизевого гриба на какой-нибудь чужой скалистой планете произвело бы революцию в биологии, и это является важной задачей на следующую половину столетия, когда люди продолжат выбираться из собственной скорлупы во Вселенную в бесконечном стремлении покончить с нашим космическим одиночеством.