Открытие возможной «суперземли», расположенной менее чем в 20 световых годах от нашей планеты, даёт учёным новую надежду в поисках других миров, которые могут быть пригодны для жизни. Об этом сообщила международная группа исследователей, в которую входят учёные из Университета штата Пенсильвания. Они назвали экзопланету GJ 251 c «суперземлёй», поскольку данные указывают на то, что она почти в четыре раза массивнее Земли и, вероятно, является скалистой планетой.
«Мы ищем такие планеты, потому что у нас есть все шансы найти жизнь на других планетах», — сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии в Университете штата Пенсильвания и соавтор статьи об открытии, опубликованной в The Astronomical Journal.
Экзопланета находится в обитаемой зоне, или «зоне Златовласки», на правильном расстоянии от своей звезды, где на её поверхности может существовать жидкая вода, если у неё есть подходящая атмосфера.
Десятилетия поисков
На протяжении десятилетий астрономы разрабатывали и создавали передовые телескопы и вычислительные модели, способные обнаруживать даже самые слабые сигналы от звёздного света. Поиск планет, на которых может быть жидкая вода и, возможно, жизнь, стал движущей силой для создания этих инструментов.
Последнее открытие стало результатом двух десятилетий наблюдений и предлагает одни из наиболее перспективных перспектив для поиска признаков жизни на других планетах, сказал Махадеван.
Обнаружение экзопланеты
Экзопланета была обнаружена с помощью данных, полученных с помощью инструмента поиска планет в обитаемой зоне (HPF) — высокоточного спектрометра ближнего инфракрасного диапазона, установленного на телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Макдональда в Техасе. Исследователи из Университета штата Пенсильвания руководили проектированием и строительством HPF, созданного для обнаружения планет земного типа в обитаемых зонах близлежащих звёзд.
«Мы называем его инструментом поиска планет в обитаемой зоне, потому что мы ищем миры, которые находятся на правильном расстоянии от своей звезды, где может существовать жидкая вода», — сказал Махадеван.
Для обнаружения экзопланеты Махадеван и его коллеги проанализировали обширный массив данных, собранных телескопами по всему миру за более чем 20 лет. Они сосредоточились на небольшом движении, или «колебании», звезды-хозяйки планеты, GJ 251. Это «колебание» включает в себя крошечные доплеровские сдвиги в свете звезды, вызванные гравитацией планеты, обращающейся вокруг неё.
Инструменты и методы
Исследователи использовали базовые наблюдения для улучшения измерений «колебаний» ранее известной внутренней планеты GJ 251 b, которая вращается вокруг звезды каждые 14 дней. Затем они объединили базовые данные с новыми высокоточными данными от HPF, чтобы выявить второй, более сильный сигнал продолжительностью 54 дня, что указывает на наличие в системе другой, гораздо более массивной планеты.
Команда подтвердила сигнал планеты с помощью спектрометра NEID, созданного исследователями из Университета штата Пенсильвания и прикреплённого к телескопу в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне.
«Мы находимся на переднем крае технологий и методов анализа с помощью этой системы», — сказал Кори Берд, автор статьи, проводивший исследование во время получения докторской степени по астрофизике в Калифорнийском университете в Ирвине.
Вызовы и перспективы
Одной из самых больших проблем в поиске далёких миров является отделение сигнала планеты от собственной активности звезды, своего рода звёздной погоды. Чтобы отличить сигнал от шума, исследователи применили передовые методы компьютерного моделирования для анализа того, как сигналы изменяются в разных длинах волн или цветах света.
«Это сложная игра с точки зрения попыток подавить звёздную активность, а также измерения её тонких сигналов, выделения слабых сигналов из того, что по сути является этой пенящейся магнитосферной котловиной поверхности звезды», — сказал Махадеван.
Он объяснил, что обнаружение экзопланет, подобных GJ 251 c, требует передовых инструментов и сложного анализа данных. Работа включает в себя сотрудничество между различными учреждениями и экспертами по всему миру, а также требует постоянной поддержки со стороны стран, финансирующих исследования.
«Это открытие является отличным примером силы междисциплинарных исследований в Университете штата Пенсильвания», — сказал Эрик Форд, заслуженный профессор астрономии и астрофизики и директор по исследованиям Института вычислительных и информационных наук (ICDS) Университета штата Пенсильвания.