Wolf 1069b — землеподобная планета в зоне обитаемости

Среди более чем 5000 экзопланет, обнаруженных и независимо подтвержденных к 2023 году, только 1,5% имеют массу меньше 2 масс Земли. Такие планеты представляют особый интерес, поскольку именно среди них мы надеемся когда-нибудь обнаружить обитаемую планету. Разумеется, для того, чтобы жизнь могла развиваться, экзопланета должна не только иметь подходящую массу, но и находиться на комфортном расстоянии от звезды, в так называемой зоне обитаемости. На сегодняшний день известно несколько десятков подобных экзопланет. Одна из них — Wolf 1069b (или Вольф 1069b), экзопланета, расположенная на расстоянии 31 световой год от Земли в созвездии Лебедя. Ее минимальная масса всего в 1,26 раз больше массы Земли, что делает ее подходящим кандидатом.

Экзопланета Wolf 1069b была открыта в феврале 2023 года в рамках программы обсерватории Калар-Альто (Испания) по поиску планет вокруг звезд красных карликов. Для поиска используются два спектрографа, установленные на 3,5-метровом телескопе. С их помощью измеряют лучевые скорости примерно 300 избранных звезд в окрестностях Солнца. По сути, программа CARMENES является испано-немецкой коллаборацией 11 научных институтов. Первооткрывателями планеты Wolf 1069b являются астрономы института им. Макса Планка (Германия), что весьма символично, ведь звезда Вольф 1069, вокруг которой вращается планета, названа по фамилии ее первооткрывателя, немецкого астронома Макса Вольфа.

Звезда Вольф 1069

Звезда сама по себе довольно любопытна: ее масса составляет всего 0,167 массы Солнца, а радиус — 0,18 от солнечного. Это классический красный карлик спектрального класса M5.0V, излучающий в 340 раз меньше света, чем наше родное светило. (Включая инфракрасный свет.) Такие звезды нередко ведут себя очень беспокойно: на их поверхности происходят вспышки, по мощности схожие с солнечными и даже превосходящие их. Яркий пример подобной звезды — Про́ксима Центавра, ближайшая звезда к Солнечной системе.  Вспышечная активность красных карликов может представлять серьезную угрозу для развития жизни, так как зона обитаемости красных карликов находится гораздо ближе к звезде, чем у Солнца. Кроме жесткого ультрафиолета опасность представляет и звездный ветер, дующий от звезды. Он может попросту лишить планету плотной атмосферы — вспомним, как Солнце «раздело» в свое время Марс!

Вольф 1069 в этом смысле нетипичен: это очень спокойная звезда. Настолько спокойная, что астрономы смогли выделить в ее спектре очень четкий низкоамплитудный (порядка 1 м/с) сигнал планеты.

Планета Wolf 1069b

Планета Wolf 1069b (Вольф 1069b) была обнаружена по данным 4 лет наблюдений материнской звезды(с июня 2016 по июнь 2020 года). Всего было накоплено 276 наблюдений. Основные данные по планете: минимальная масса 1,26 массы Земли, среднее расстояние от звезды 0,0672 а. е. или 10 миллионов км. Это всего лишь 1/15 расстояния от Земли до Солнца. Период обращения Wolf 1069b вокруг звезды составляет всего 15,6 земных дней. (Именно столько длится год на планете!) Правда, несмотря на близость к звезде, Wolf 1069 b получает только 65% от той мощности излучения, что Земля получает от Солнца. Тем не менее, при соблюдении всех необходимых условий этого количества тепла достаточно, чтобы поддерживать на поверхности жидкую воду.

Что это за условия? Во-первых, планета должна иметь твердую поверхность, чтобы на ней могла скапливаться вода. Затем нужна атмосфера, давление которой могло бы в принципе поддерживать существование жидкой воды на поверхности. Кроме того, атмосфера должна создавать на поверхности парниковый эффект, чтобы компенсировать недостаток тепла, приходящего от звезды.

Компьютерное моделирование формирования планетных систем показывает, что тела с массой примерно равной земной, расположенные в зонах обитаемости красных карликов, скорее всего должны быть каменистыми, то есть похожими на Землю. Далее, представим, что на Wolf 1069 b имеется атмосфера, похожая на земную (азот + кислород при схожем давлении). Какой это даст эффект? Расчеты показывают, что средняя температура поверхности могла бы подняться с -23°С (равновесная температура для Вольф 1069 b) до +13°С, что уже вполне комфортно!

Конечно, есть и проблемы. Одна из них типична для планет красных карликов: Wolf 1069b находится в приливном захвате. Говоря по простому, планета всегда обращена к звезде одной и той же стороной. (В точности, как Луна к Земле.) Это значит, что в одном полушарии планеты царит вечный день, а в другом — вечная ночь.

Моделирование атмосферы Wolf 1069b

Впрочем, расчеты показывают, что плотная атмосфера способна смягчить разницу температур между полушариями, удерживая жидкую воду на большой территории, обращенной к звезде.

Конечно, химический состав планеты и наличие атмосферы — это только предположения. Но предположения здравые, исходящие из наших знаний о том, как формируются планетные системы. К сожалению, Вольф 1069b не является транзитной планетой, поэтому нам не известно точное значение ее массы, а только минимальное значение — m*sini. По той же причине мы не знаем ее точных размеров и не можем проанализировать атмосферу планеты.

Выход один: попытаться поймать свет Wolf 1069b в телескоп и проанализировать его спектрометрически. Пока задача кажется невыполнимой, так как угловое расстояние между планетой и звездой равно всего 0,00701 секунды дуги! Однако в недалеком будущем в строй вступит ELT — экстремально большой телескоп с зеркалом диаметром около 40 метров. Это уже подходящий инструмент для таких исследований!

В любом случае, уже сейчас Wolf 1069b можно считать перспективным кандидатом в обитаемые планеты. Причем, гораздо более перспективным, чем планета Проксима Центавра b — как раз из-за спокойного поведения звезды.