Астрофизики выяснили, что планета с двумя солнцами вполне могла бы существовать

Фото из открытых источников

Планеты с двумя солнцами интриговали наше космическое воображение с тех пор, как они появились в популярном художественном произведении, действие которого разворачивалось в далекой-далекой галактике.

Но могут ли потенциально обитаемые планеты действительно существовать в двойных звёздных системах?

Новые исследования говорят, что да, безусловно, и это было очень давно, — но при этом развеивают надежды на существование гигантских планет в системе, лежащей в основе самого старого из когда-либо выдвинутых утверждений об экзопланетах. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

Наша Солнечная система необычна тем, что это единственная известная нам система, в которой роботы быстро перемещаются между планетами.

Но также и по астрофизическим причинам.

«Наша солнечная система, состоящая всего из одной звезды, на самом деле несколько необычна. У многих звезд есть звездные компаньоны», — объясняет соавтор исследования Стивен Кейн из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR). «Можно представить, что вторая звезда прорвется, словно разрушительный шар, и сделает невозможным существование планеты размером с Землю в обитаемой зоне. Но эти модели показывают, что это не обязательно так».

Огромная группа астрономов из более чем десятка учреждений сосредоточила свое внимание на двойной системе под названием 70 Офиучи (70 Oph AB), две звезды которой являются карликами класса K, составляющими приблизительно 88 и 73 процента массы Солнца и, по расчетам группы, предположительно имеющими возраст около 3 миллиардов лет.

Оранжевые карликовые звезды типа K находятся на одну ступень ниже нашего Солнца, а значит, меньше по размеру, тусклее и холоднее. 

Они являются первостепенными целями в поисках обитаемых объектов, поскольку они спокойнее и менее активны, чем красные карлики, и потенциально живут в семь раз дольше, чем Солнце, с продолжительностью жизни до 70 миллиардов лет.

70 Oph AB особенно привлекательна, потому что находится в нашем звездном окружении, всего в 16 световых годах от нас, или в четыре раза дальше, чем наши ближайшие соседи в системе Проксима Центавра.

Благодаря Уильяму Гершелю, эта система известна как двойная уже почти 250 лет.

Поэтому команда включила в исследование как недавние, так и архивные измерения радиальной скорости (RV) обеих звезд, в том числе данные с восьми инструментов, установленных для главной звезды, за столетие наблюдений.

Метод радиальной скорости (RV) является вторым по успешности методом поиска планет в нашем астрофизическом арсенале, благодаря ему было обнаружено более 1200 экзопланет. 

Метод радиальной скорости измеряет мельчайшие изменения скорости звезды, возникающие в результате гравитационного воздействия другого небесного тела, будь то планета, звезда-компаньон или что-либо еще.

По мере приближения этой звезды к Земле ее свет становится чуть более голубым, а затем, по мере удаления от нас, соответственно, более красным.

Удивительно, но исследователям удалось достичь точности измерения радиальной скорости лучше, чем 1 метр в секунду.

Для сравнения, это как неспешная прогулка, во время которой вы ускоряете шаг, чтобы обогнать другого пешехода, или быстро убежать от соблазнительных ароматов местной пончиковой.

Тот факт, что астрономы могут измерить это изменение скорости целой звезды, гигантской ядерной печи, расположенной в триллионах миль от нас, является свидетельством достижений науки.

Затем исследователи ввели в свой массив данных ложные сигналы от планет, чтобы посмотреть, что им удастся обнаружить. Они также смоделировали планеты земной массы на 2000 различных расстояниях от главной звезды, отслеживая каждую из них в течение 10 миллионов лет.

«Мы рассчитали границы обитаемой зоны вокруг главной звезды. Затем я проверил, может ли планета земной массы поддерживать стабильную орбиту на разных расстояниях в пределах этой зоны», — объясняет соавтор исследования Скайлар Д'Анджиолилло из Калифорнийского университета в Риверсайде. «Мы обнаружили, что стабильные орбиты возможны в обитаемой зоне главной звезды. Можно было бы ожидать, что вторая звезда нарушит эти орбиты, но это не обязательно происходит».

Исследователи также смогли исключить наличие гигантских экзопланет массой с Юпитер или больше вокруг двух звезд, расположенных на расстоянии примерно пяти астрономических единиц (а.е.) от главной звезды, что примерно соответствует расстоянию от Солнца, на котором в нашей Солнечной системе существует газовый гигант массой с Юпитер. 

Это интригует, поскольку в 1855 году британский астроном Уильям Джейкоб заявил, что в созвездии 70 Oph AB есть планета, что делает его первым объектом, на котором может находиться кандидат в экзопланеты, отмечают исследователи из Мичиганского университета (UM).

Утверждение Джейкоба не выдержало проверки, но более поздние измерения показали «колебание», которое все еще можно было бы объяснить наличием планеты размером с Юпитер.

Вместо этого, этот предполагаемый планетарный сигнал, по-видимому, был вызван обычной звездной активностью, которая является главной проблемой метода радиальной скорости.

«Это смесь разочарования и восторга», — говорит соавтор исследования Итин Ли из Мичиганского университета. «Мы выясняем, что планеты размером с Юпитер не существует, но мы также открываем новую главу в истории этой системы».

Однако планеты земной группы по-прежнему остаются ниже порога обнаружения.

Таким образом, что очень важно, это говорит о том, что планеты земной массы все еще могут существовать здесь, поскольку исследователи смоделировали места, где они наиболее вероятно могут быть обнаружены и быть стабильными, — предоставляя основу, которую можно использовать и для других двойных систем.

А по данным НАСА , «более половины всех звезд на небе имеют одного или более партнеров», поэтому это может значительно расширить наши будущие исследования.

Особенно когда вводятся в эксплуатацию системы наблюдений следующего поколения, такие как многообещающая обсерватория обитаемых миров НАСА (HWO), специально разработанная для исследования и непосредственного получения изображений инопланетных миров.

«В целом, наши результаты показывают, что в системе 70 Oph могут существовать планеты на S-типовых орбитах вокруг главной звезды, включая планеты земного типа на стабильных орбитах в пределах обитаемой зоны», — заключают исследователи. «Если в двойных звёздах могут существовать планеты, похожие на Землю, то 70 Oph — одно из лучших мест для их поиска».