С помощью 10-метрового телескопа W.M. Keck на Гавайях международная команда под руководством Калифорнийского университета в Беркли обнаружила интересную каменистую планету, похожую на Землю, на расстоянии 4000 световых лет от нас. Интересную потому, что она дает представление о возможной судьбе нашей планеты через несколько миллиардов лет, когда Солнце превратится в белого карлика, а Земля, разрушенная и замерзшая, переместится за пределы орбиты Марса.
Эта далекая планетарная система очень похожа на те ожидания, которые ученые возлагают на будущую систему Солнце-Земля: она состоит из белого карлика массой около половины массы Солнца и спутника размером с Землю, находящегося на орбите, вдвое превышающей нынешнюю орбиту Земли.
Это открытие дает ученым исключительное представление об эволюции звезд главной последовательности, таких как Солнце, через стадию красного гиганта к белому карлику, и о том, какое влияние это оказывает на окружающие их планеты. И это дает надежду на то, что наша планета может пережить смерть своей звезды.
Судьба системы Земля-Солнце
Многие исследования говорят о том, что Солнце примерно через 1 миллиард лет начнет свою фазу красного гиганта. Оно будет раздуваться все больше и больше, в итоге займет пространство далеко за пределами нынешней орбиты Земли, поглотив Меркурий и Венеру.
В процессе расширения, которое продлится несколько миллиардов лет, масса Солнца заставит внешние планеты мигрировать на более отдаленные орбиты, что даст Земле небольшой шанс выжить дальше от Солнца, чем она есть сейчас.
В конце концов, примерно через 8 миллиардов лет, внешние слои красного гиганта будут сметены, оставив после себя плотный белый карлик размером не больше нашей планеты, но с массой звезды. Если Земля к тому времени уцелеет, она, вероятно, окажется на орбите вдвое большей, чем сегодня.
«На данный момент мы не знаем, удастся ли Земле избежать поглощения красным гигантом Солнца через шесть миллиардов лет», — говорит ведущий автор исследования Кеминг Чжан, бывший аспирант Калифорнийского университета в Беркли. «В любом случае, планета Земля будет пригодна для жизни еще около миллиарда лет. В этот момент земные океаны будут испаряться под воздействием парникового эффекта задолго до того, как их поглотит красный гигант».
Окно в будущее Земли
Планетарная система, обнаруженная исследователями, представляет собой пример планеты, пережившей фазу красного гиганта у своей звезды-хозяина. Хотя она находится далеко за пределами обитаемой зоны белого карлика и вряд ли может быть пригодна для жизни. Хотя, возможно, на ней были пригодные для жизни условия в то время, когда ее хозяин был еще звездой, похожей на Солнце.
Система, расположенная вблизи выпуклости в центре Млечного Пути, привлекла внимание астрономов в 2020 году, когда она прошла перед более удаленной звездой и увеличила свет последней примерно в 1000 раз. Гравитация системы действовала как линза, фокусируя и усиливая свет фоновой звезды.
Команда, обнаружившая это событие микролинзирования, назвала его KMT-2020-BLG-0414, поскольку оно было обнаружено Корейской сетью телескопов микролинзирования в Южном полушарии. Увеличение фоновой звезды (также находящейся в Млечном Пути, но примерно в 25 000 световых лет от Земли) было всего лишь пятнышком света.
Изображения области события микролинзирования, обозначенной перпендикулярными белыми линиями, за несколько лет до события (a), вскоре после пикового увеличения фоновой звезды в 2020 году (b) и в 2023 году после ее исчезновения (c).
Однако изменение его интенсивности в течение примерно двух месяцев позволило команде оценить, что в систему входят звезда с массой примерно в два раза меньше массы Солнца, планета с массой, равной массе Земли, и очень большая планета с массой примерно в 17 раз больше массы Юпитера, вероятно, коричневый карлик.
Анализ также показал, что планета, похожая на Землю, находится на расстоянии от 1 до 2 астрономических единиц от звезды, что примерно в два раза больше расстояния между Землей и Солнцем.
Все больше и больше наблюдений
Одной из целей телескопа НАСА Nancy Grace Roman Telescope, запуск которого запланирован на май 2027 года, является измерение кривых блеска событий микролинзирования для поиска экзопланет, многие из которых необходимо будет проследить с помощью других телескопов, чтобы определить типы звезд, принимающих их.
Ученые отмечают, что необходимо тщательное наблюдение с помощью лучших в мире установок, то есть с помощью адаптивной оптики, как в случае с обсерваторией Кека.
Что касается Земли, то даже если она будет поглощена во время фазы красного гиганта Солнца через миллиард лет или около того, человечество сможет найти убежище во внешней части Солнечной системы: несколько спутников Юпитера, таких как Европа, Каллисто и Ганимед, а также Энцелад вокруг Сатурна, вероятно, оттают по мере расширения внешних слоев красного гиганта. Зона обитаемости сместится вокруг орбиты Юпитера и Сатурна, и многие из этих спутников станут океаническими планетами. Будет ли это нашим будущим?
С исследованием, опубликованным в журнале Nature Astronomy, можно ознакомиться в препринт-версии здесь.
