To był ostatnio ekscytujący czas na polu badań egzoplanet! Zeszłego lata naukowcy z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) ogłosili odkrycie planety podobnej do Ziemi (Proxima b) zlokalizowanej w układzie gwiezdnym najbliższym naszemu. I zaledwie sześć miesięcy temu międzynarodowy zespół astronomów ogłosił odkrycie siedmiu skalistych planet krążących wokół pobliskiej gwiazdy TRAPPIST-1.
Ale w tym, co może być najbardziej zachęcającym odkryciem dla tych, którzy chcą znaleźć planetę nadającą się do zamieszkania poza Ziemią, międzynarodowy zespół astronomów właśnie ogłosił odkrycie czterech kandydatów na egzoplanetę w systemie tau Ceti. Oprócz bycia blisko Układu Słonecznego - zaledwie 12 lat świetlnych - to odkrycie jest również zachęcające, ponieważ kandydaci na planecie krążą wokół gwiazdy bardzo podobnej do naszej!
Badanie, które szczegółowo opisuje te ustalenia - „Różnica kolorów robi różnicę: czterech kandydatów na planetę wokół tau Ceti” - niedawno pojawiło się w Internecie i zostało przyjęte do publikacji w Astrophysical Journal. Zespół kierowany przez naukowców z Centrum Badań Astrofizyki (CAR) na Uniwersytecie w Hertfordshire, zespół przeanalizował tau Ceti przy użyciu modelu eliminującego hałas w celu ustalenia obecności czterech planet podobnych do Ziemi.
Odkrycie to było możliwe dzięki ciągłym ulepszeniom oprzyrządowania, obserwacji i udostępniania danych, które pozwalają na badania o coraz większej wrażliwości. Jak powiedział Steven Vogt, profesor astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz i współautor artykułu, w komunikacie prasowym UCSC:
„W końcu przekraczamy próg, w którym dzięki bardzo wyrafinowanemu modelowaniu dużych połączonych zestawów danych pochodzących od wielu niezależnych obserwatorów możemy rozplątać hałas spowodowany gwiazdową aktywnością powierzchniową od bardzo małych sygnałów generowanych przez holowniki grawitacyjne z planet krążących wokół Ziemi . ”
Jest to najnowszy z długiej linii badań tau Ceti, który od dziesięcioleci jest przedmiotem zainteresowania astronomów. Do 1988 r. Przeprowadzono kilka pomiarów prędkości radialnej układu gwiazd, co wykluczyło możliwość powstania masywnych planet w odległościach podobnych do Jowisza. W 2012 r. Astronomowie z UC Santa Barabara przedstawili badanie wskazujące, że tau Ceti może krążyć wokół pięciu egzoplanet, z których dwie znajdują się w strefie życia gwiazdy.
Zespół odpowiedzialny za badanie obejmował kilku członków, którzy opracowali to najnowsze badanie. W tym czasie główny autor Mikko Tuomi (University of Hertfordshire, współautor najnowszego) prowadził wysiłki w celu opracowania lepszych technik analizy danych i wykorzystał tę gwiazdę jako przykład odniesienia. Jak wyjaśnił Tuomi, wysiłki te pozwoliły im wykluczyć dwa sygnały, które wcześniej zidentyfikowano jako planety:
„Wymyśliliśmy genialny sposób na odróżnienie sygnałów generowanych przez planety od sygnałów powodowanych przez aktywność gwiazdy. Uświadomiliśmy sobie, że możemy zobaczyć, jak aktywność gwiazdy różni się przy różnych długościach fal i wykorzystać tę informację do oddzielenia tej aktywności od sygnałów planet ”.
Ze względu na to ostatnie badanie - którym kierował Fabo Feng, członek CAR - zespół polegał na danych dostarczonych przez spektrograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) w Obserwatorium ESO w Chile i Instrument spektrometru Echelle o wysokiej rozdzielczości (HIRES) w obserwatorium WM Keck w Mauna Kea na Hawajach.
Na tej podstawie udało im się stworzyć model, który usunął „szum zależny od długości fali” z pomiarów prędkości radialnej. Po zastosowaniu tego modelu do badań wykonanych z tau Ceti, byli w stanie uzyskać pomiary, które były wystarczająco czułe, aby wykryć zmiany w ruchu gwiazdy tak małe, jak 30 cm na sekundę. W końcu doszli do wniosku, że tau Ceti ma system nie więcej niż czterech egzoplanet.
Jak wskazał Tuomi, po kilku badaniach i próbach wyeliminowania zewnętrznego hałasu astronomowie mogą w końcu mieć jasny obraz tego, ile planet ma tau Ceti i jakiego typu. „Nie ważne jak patrzymy na gwiazdę, wydaje się, że krążą wokół niej co najmniej cztery skaliste planety”, powiedział. „Powoli uczymy się odróżniać wahania spowodowane przez planety od drgań wywołanych przez gwiezdną powierzchnię aktywną. To pozwoliło nam zasadniczo zweryfikować istnienie dwóch zewnętrznych, potencjalnie zamieszkałych planet w systemie. ”
Ponadto na podstawie udoskonalonych pomiarów szacują, że planety te mają masy od czterech mas ziemskich (zwanych także „super-Ziemiami”) do tak niskich jak 1,7 masy ziemskiej, co czyni je jednymi z najmniejszych planet, jakie kiedykolwiek wykryto wokół pobliskiej gwiazdy podobnej do Słońca . Ale najbardziej ekscytujące jest to, że dwie z tych planet (tau Ceti e f) znajdują się w strefie zamieszkania gwiazdy.
Powodem tego jest to, że tau Ceti jest gwiazdą typu G (żółty karzeł), co czyni ją podobną do naszego własnego Słońca - około 0,78 razy masywniejszą i pół jaśniejszą. Natomiast wiele niedawno odkrytych egzoplanet - takich jak Proxima b i siedem planet TRAPPIST-1 - wszystkie gwiazdy na orbicie typu M (czerwony karzeł). W porównaniu z naszym Słońcem gwiazdy te są zmienne i niestabilne, co zwiększa ich szanse na usunięcie atmosfery z ich planet.
Ponadto, ponieważ czerwone karły są znacznie ciemniejsze niż nasze Słońce, skalista planeta musiałaby bardzo blisko orbitować wokół nich, aby znajdować się w strefach zamieszkiwania. W takiej odległości planeta prawdopodobnie byłaby zablokowana pod względem pływów, co oznacza, że jedna strona byłaby stale zwrócona w stronę Słońca. To także sprawia, że szanse na pojawienie się życia na takiej planecie są bardzo niewielkie.
Z tego powodu astronomowie nie mogą się doczekać znalezienia więcej egzoplanet wokół gwiazd, które są bliższe naszym rozmiarom, masie i jasności. Ale zanim ktokolwiek będzie zbyt podekscytowany, ważne jest, aby pamiętać, że te światy są Super-Ziemiami - o masie czterokrotnie większej niż Ziemia. Oznacza to, że (również w zależności od ich gęstości) każde życie, które mogłoby pojawić się na tych planetach, podlegałoby znacznie zwiększonej grawitacji.
Ponadto, masywny dysk szczątków otacza gwiazdę, co oznacza, że te najbardziej oddalone planety są prawdopodobnie poddawane intensywnemu bombardowaniu przez asteroidy i komety. To nie wróży dobrze potencjalnego życia na tych planetach! Mimo to badanie to jest bardzo zachęcające z wielu powodów. Oprócz znalezienia silnych dowodów na istnienie egzoplanet wokół gwiazdy podobnej do Słońca, pomiary, które doprowadziły do ich wykrycia, są jak dotąd najbardziej czułe.
W tempie, w jakim ich metody ulegają poprawie, badacze powinni w mgnieniu oka osiągnąć limit 10 centymetrów na sekundę. Jest to poziom czułości wymagany do wykrywania analogów Ziemi - inaczej. mosiężny pierścień dla łowców egzoplanet. Jak wskazał Feng:
„Wykrywanie przez nas takich słabych wahań jest kamieniem milowym w poszukiwaniu analogów ziemskich i zrozumienia możliwości życia na Ziemi przez porównanie z tymi analogami. Wprowadziliśmy nowe metody usuwania szumu z danych w celu ujawnienia słabych sygnałów planetarnych. ”
Pomyśl o tym! W mgnieniu oka łowcy egzoplanet mogli znaleźć mnóstwo planet, które są nie tylko bardzo zbliżone wielkością i masą do Ziemi, ale również krążą w obrębie stref zamieszkiwalnych gwiazd. W tym momencie naukowcy z pewnością zrezygnują z zdecydowanie niejasnych terminów, takich jak „potencjalnie nadający się do zamieszkania” i „podobny do Ziemi”, i pewnie zaczną używać terminów takich jak „analog ziemski”. Nigdy więcej dwuznaczności, tylko mocne przekonanie, że Ziemia nie jest wyjątkowa!
Mając około 100 miliardów planet w samej naszej galaktyce, z pewnością znajdziemy tutaj kilka Ziem. Można mieć tylko nadzieję, że doprowadziły one do złożonego życia, takiego jak nasze, i że są w nastroju do rozmowy!
