15 лет наблюдений привели к открытию новой «суперземли» у активного красного карлика

Росс 318 — тусклая звезда в 28 световых годах от нас. Красный карлик. Один из тех, на которые учёные возлагают главные надежды в поиске планет, похожих на Землю. Но есть проблема: такие звёзды неспокойны. Пятна на поверхности. Вспышки. Турбулентность раскалённой плазмы. Всё это создаёт «шум» в спектральных данных — шум, который может имитировать сигнал от планеты или, наоборот, полностью заглушить его.

Росс 318 шумел пятнадцать лет. А внутри этого шума пряталась планета.

Как её нашли

Астрономы из Италии и Бразилии объединили данные, накопленные за полтора десятилетия. Три инструмента: спектрографы проекта CARMENES (Германия–Испания), высокоточный спектрограф HIRES на обсерватории Кека на Гавайях и фотометрические наблюдения космического телескопа TESS.

Метод измерения лучевых скоростей позволяет фиксировать микроскопические колебания звезды под гравитационным воздействием планеты. Звезда не стоит на месте — она слегка «покачивается», когда невидимый мир тянет её своим притяжением. По этим колебаниям вычисляют массу планеты, период обращения, расстояние до звезды.

Проблема: активный красный карлик колеблется сам по себе. Магнитные вспышки, конвекция, вращение пятен — всё это создаёт доплеровские сдвиги, которые неотличимы от планетных сигналов. Отделить одно от другого — всё равно что услышать шёпот на рок-концерте.

Исследователи применили повторный статистический анализ и кросс-проверку всех наборов данных. Только после этого из многолетнего шума выделился периодический сигнал. Период — 39,63 дня.

Что за планета

Росс 318 b — суперземля. Минимальная масса — 6,21 массы нашей планеты. Радиус — примерно в 1,74 раза больше земного. Расстояние до звезды — около 0,16 астрономической единицы (для сравнения: Меркурий находится в 0,39 астрономической единицы от Солнца). Орбитальный период — 39,63 дня.

Несмотря на близость к звезде, планета не раскалена. Равновесная температура оценивается в минус 36 градусов по Цельсию — это холоднее любой земной пустыни ночью, но не смертельный холод для возможной жизни. Однако эта температура — средняя. Потому что планета, скорее всего, всегда повёрнута к звезде одной стороной. Приливной захват. Вечный день на одной половине, вечная ночь на другой.

Если есть атмосфера — шанс есть

Но есть смягчающее обстоятельство. Если у Росс 318 b есть достаточно плотная атмосфера, она может перераспределять тепло от дневной стороны к ночной. Температурный контраст снизится. Климат может оказаться гораздо стабильнее, чем предполагает простая модель без атмосферы.

Планета формально попадает в консервативную обитаемую зону своей звезды. Это означает, что при наличии атмосферы и подходящего химического состава на поверхности теоретически могут существовать условия для жидкой воды. Не обязательно, что вода есть. Но и исключать этого нельзя.

Главный результат — не планета, а метод

Открытие Росс 318 b важно не само по себе. Таких суперземель у красных карликов находят всё больше. Важно другое: доказано, что даже у сильно активных звёзд можно извлекать планетные сигналы. Длительные архивы наблюдений — 15 лет данных — критически важны. Комбинирование спектроскопии (измерение лучевых скоростей) и фотометрии (измерение блеска звезды) резко повышает точность анализа.

Это шаг в борьбе с главным ограничением метода лучевых скоростей — звёздной активностью. Метод, который позволил найти Росс 318 b, может быть применён к десяткам других активных карликов, у которых уже накоплены многолетние архивы.

Что дальше

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» может попытаться проанализировать атмосферу планеты — если она проходит по диску звезды (транзитом). Это пока не подтверждено. Если транзиты есть, телескоп сможет изучить спектр света, проходящего через атмосферу, и определить наличие водяного пара, метана, углекислого газа.

Без транзитов задача становится почти невозможной. Придётся ждать следующих поколений инструментов.

Вопрос, который остаётся за пределами статьи

Пятнадцать лет планета пряталась в шуме своей звезды. Её не видели, потому что не умели отделить сигнал от помех. Теперь умеют. Сколько ещё таких миров скрывается в старых данных? Сколько ещё суперземель и, возможно, землеподобных планет уже сфотографированы, уже записаны на жёсткие диски, но остаются незамеченными, потому что их звёзды слишком активны, а алгоритмы — недостаточно умны?

Астрономы нашли Росс 318 b задним числом. Это означает, что мы не знаем, что уже знаем. И что следующие открытия, возможно, лежат не в новых наблюдениях, а в переосмыслении старых. Вопрос не в том, есть ли ещё планеты. Вопрос в том, сколько лет они будут ждать, пока мы дорастём до их обнаружения.