Две планеты были найдены у близлежащего красного карлика LP 890-9, и одна из них располагается в зоне, где может существовать жизнь. Эти планеты движутся по диску звезды, что делает их перспективными объектами для будущих наблюдений.
Обсуждая возможность существования обитаемых планет, мы часто представляем себе миры, схожие с Землей, которые вращаются вокруг звезд, аналогичных Солнцу. Однако обитаемые планеты могут находиться и на орбитах более холодных звезд — красных и коричневых карликов, — и они представляют немалый интерес.
Для наличия умеренного климата планете потребуется находиться в значительно меньшем расстоянии от красного карлика, чем Земля от Солнца, и в таком случае она, скорее всего, окажется в приливный захват. На одной из ее сторон, обращенной к светилу, подобно Луне, ориентированной на Землю, будет царить вечный день, а на другой – вечная ночь. Только вблизи границы раздела звезда способна подниматься над горизонтом и скрываться за ним благодаря либрациям. Сохранить эти атмосферы на экзопланетах – задача не из легких, поскольку красные карлики характеризуются высокой вспышечной активностью, а в период молодости – еще и значительно большей светимостью.
Таким образом, основные проблемы, с которыми сталкиваются обитаемые планеты в системах красных карликов, завершаются. Если масса планеты значительно превышает массу Земли, она способна сохранить плотную атмосферу, которая будет поглощать интенсивное излучение вспышек и уменьшать разницу температур между освещенной и темной сторонами. Кроме того, красные карлики встречаются гораздо чаще, чем звезды, подобные Солнцу, и их продолжительность жизни составляет сотни миллиардов, а порой и триллионы лет – в отличие от нашего Солнца, которое через миллиард-другой лет сделает Землю непригодной для жизни.
Планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, проще исследовать при помощи 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 значительно уступают Солнцу в размерах, и для планет, вращающихся вокруг них, соответствующие параметры возрастают в сотни раз – до процента и сотых долей процента (поскольку они обратно пропорциональны квадрату радиуса звезды). Определить подобные колебания яркости по-прежнему затруднительно, однако это проще, чем в случае с солнцеподобными звездами. К тому же, из-за близкого расположения планет, красные карлики чаще обнаруживают транзитные планеты, а транзитные планеты чаще пересекают диск своей звезды.
Хотя изучение красных карликов и не представляет особых сложностей, о планетарных системах, окружающих эти звезды, известно сравнительно немного. Красные карлики характеризуются низкой светимостью, особенно в видимой части спектра, где сосредоточены усилия большинства обсерваторий, занимающихся поиском экзопланет. Тем не менее, в системах красных карликов уже были сделаны несколько заметных открытий и составлена интересная статистику.
Ближайшая к Земле звезда, Проксима Центавра, представляет собой красный карлик, и в ее потенциально пригодной для жизни зоне находится планета земной массы. Около крайне слабого 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.
Исследователи из университета Бирмингема под руководством Летиции 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 увидеть ее глазами, потребуется телескоп высотой в два метра. Несмотря на это, обсерватория TESS, занимающаяся поиском внепланетных миров вокруг ближайших звезд, продемонстрировала возможность выявления уменьшения светимости звезды, вызванного прохождением планет перед ее диском.
Чтобы убедиться в наличии транзитов, астрономы использовали метровые инфракрасные телескопы SPECULOOS, расположенные в Канарской и Европейской Южной обсерваториях. Эти телескопы созданы для поиска и подтверждения транзитов у красных карликов, поскольку в инфракрасном диапазоне они излучают в сотни раз больше света, чем в видимом. Собирающая способность телескопов SPECULOOS в сто раз выше, чем у TESS, что позволило точно определить транзитные сигналы.
Диаметры обеих планет оказались практически идентичными – они превышают земной на треть. Вероятно, эти объекты имеют скалистую структуру. Внутренняя планета получает от своей звезды в четыре раза больше тепла, чем Земля, и ее тепловой режим находится между характеристиками Венеры и Меркурия. На внешней планете температура составляет 90% от земной. Таким образом, планета LP 890-9c немного прохладнее Земли и расположена почти в центре обитаемой зоны.
Затемнение звезды, вызванное прохождением планеты перед ней, или транзитный сигнал, составляет значительные 0,6%. Ожидается, что вскоре к изучению этих сигналов подключится телескоп Джеймса Уэбба, и это позволит нам узнать много нового о характеристиках и составе атмосфер этих планет.