Обнаружены две планеты у близкого красного карлика LP 890-9, одна из которых находится в его обитаемой зоне. Планеты проходят по диску звезды, что делает их интересной целью для дальнейших исследований.
Когда мы говорим об обитаемых планетах, обычно мы представляем себе вторую Землю, вращающуюся вокруг второго Солнца. Но обитаемые планеты могут обращаться и вокруг более холодных светил — красных и коричневых карликов, — и они представляют немалый интерес.
Чтобы обладать умеренным климатом, планета должна находиться в десятки раз ближе к красному карлику, чем Земля к Солнцу, и при этом она почти неизбежно попадет в приливный захват. На одной ее стороне, повернутой к своему светилу, как Луна к Земле, будет вечный день, а на другой — вечная ночь, и только вблизи линии раздела звезда может подниматься из-за горизонта и заходить за него благодаря либрациям. Удержать свои атмосферы этим планетам непросто: красные карлики обладают бешеной вспышечной активностью, а в молодости — еще и многократно повышенной светимостью.
На этом основные трудности обитаемых планет в системах красных карликов заканчиваются. Если планета заметно массивнее Земли, она может удержать плотную атмосферу, которая поглотит жесткое излучение вспышек и сгладит температурные контрасты между дневной и ночной стороной планеты. К тому же красные карлики встречаются в несколько раз чаще солнцеподобных звезд, и они живут сотни миллиардов, а то и триллионы лет — в отличие от нашего Солнца, которое через миллиард-другой лет сделает Землю необитаемой.
Планеты красных карликов легче изучать с помощью транзитной спектроскопии — флагманского метода изучения атмосфер экзопланет. Проходя по диску солнцеподобной звезды, планета размером с Землю закрывает одну десятитысячную долю ее диска, а ее атмосфера — всего пару миллионных долей. Если на планете есть кислород, то в линии его поглощения планета будет перекрывать примерно на 0,0002% больше звездного света, чем в соседнем участке спектра, где атмосфера прозрачна.
Красные карлики намного меньше Солнца, и для их планет соответствующие цифры увеличиваются в сотню раз — до процента и сотых долей процента (они обратно пропорциональны квадрату радиуса звезды). Измерить такие вариации блеска все еще сложно, но гораздо проще, чем у солнцеподобных звезд. Кроме того, благодаря тесным орбитам, планеты красных карликов чаще оказываются транзитными, а транзитные планеты чаще проходят по диску своей звезды.
Несмотря на удобство изучения, у маломассивных красных карликов пока известно довольно мало планетных систем. Красные карлики очень тусклы — особенно в видимом диапазоне, где работают большинство обсерваторий, занимающихся поиском экзопланет. И все же, среди их систем уже удалось сделать несколько впечатляющих открытий и составить интересную статистику.
Самая близкая к нам звезда, Проксима Центавра — красный карлик, и в ее обитаемой зоне есть планета земной массы. Около очень тусклого и холодного карлика TRAPPIST-1 обнаружено сразу семь землеподобных планет, из которых от одной до трех могут находиться в обитаемой зоне. Многие другие системы красных карликов устроены похожим образом: компактные и упорядоченные архитектуры из земель, суперземель и мини-нептунов, многие из которых находятся в обитаемых зонах или близки к ним.
Ученые из университета Бирмингем во главе с Летицией Дельрес (Laetitia Delrez) докладывают об открытии двух землеподобных планет у звезды LP 890-9, которая теперь занимает второе место в списке самых холодных звезд с планетами (после TRAPPIST-1). Это — красный карлик в созвездии Эридана, на расстоянии ста световых лет от Земли, который в шесть раз меньше Солнца и в девять раз легче его. Диаметр звезды всего в полтора раза больше юпитерианского, а температура — меньше, чем у вольфрамовой нити во многих лампах накаливания — 2570 градусов Цельсия.
В видимом свете яркость LP 890-9 составляет +18-ю звездную величину — чтобы разглядеть ее глазами, понадобится двухметровый телескоп. Несмотря на это, обсерватория TESS, которая ищет экзопланеты у близких звезд, оказалась способной зафиксировать падения яркости звезды от прохождения планет по ее диску.
Для подтверждения транзитов астрономы воспользовались метровыми инфракрасными телескопами SPECULOOS, установленными в Канарской и Европейской Южной обсерваториях, и предназначенными специально для поиска и подтверждения транзитов у красных карликов (в инфракрасном диапазоне они в сотни раз ярче, чем в видимом). Собирающая способность этих телескопов в сто раз превосходит TESS, и транзитные сигналы удалось точно измерить.
Оказалось, что обе планеты обладают почти одинаковыми диаметрами — на треть больше земного. Скорее всего, они являются скалистыми. Внутренняя планета разогревается материнской звездой вчетверо больше, чем Земля, и обладает тепловым режимом, промежуточным между Венерой и Меркурием. На внешней планете прогрев составляет 90% от земного. Таким образом, планета LP 890-9c чуть прохладнее Земли и находится почти в центре зоны обитаемости.
Транзитный сигнал от каждой из планет — падение блеска звезды при прохождении планеты по ее диску — составляет солидные 0,6%. Вероятно, вскоре к их изучению подключится телескоп Джеймса Уэбба, и мы узнаем довольно многое об их природе и составе их атмосфер.