Канада планирует запустить новую космическую миссию, которая будет искать небольшие каменистые экзопланеты размером с Землю возле ближайших холодных звёзд. Проект получил название POET — Photometric Observations of Exoplanet Transits. Несмотря на сравнительно скромные размеры будущего аппарата, учёные считают, что миссия может обнаружить одни из самых перспективных миров для поиска внеземной жизни.
Исследование экзопланет за последние годы стало одним из самых быстроразвивающихся направлений астрономии. По данным NASA, количество подтверждённых экзопланет уже приблизилось к 6300. Среди них лишь относительно небольшая часть относится к каменистым планетам земного типа. Именно такие миры считаются главными кандидатами для поиска условий, пригодных для жизни.
Миссия POET разрабатывается как компактный микроспутник, однако её научные задачи весьма амбициозны. Аппарат будет искать экзопланеты методом транзитов — наблюдая кратковременные падения яркости звезды, возникающие в момент прохождения планеты по её диску. Этот метод уже позволил открыть тысячи экзопланет, включая многие суперземли и мини-нептуны.
Главной особенностью POET станет ориентация на ультрахолодные карлики — небольшие и тусклые звёзды типов K, M и коричневые карлики. Эти объекты значительно меньше Солнца и излучают гораздо меньше энергии. Для астрономов это важное преимущество: если планета размером с Землю проходит перед маленькой звездой, падение яркости оказывается намного заметнее, чем в случае звезды солнечного типа. Это существенно облегчает обнаружение небольших планет.
Учёные подчёркивают, что ультрахолодные карлики являются крайне распространёнными объектами в окрестностях Солнца. По оценкам, они составляют около 15% ближайших звёздных систем. При этом современные модели формирования планет предполагают, что вокруг таких звёзд должно существовать большое количество каменистых миров.
Интерес к подобным системам резко вырос после открытия системы TRAPPIST-1 в 2016 году. Тогда астрономы обнаружили семь планет земного размера возле ультрахолодного карлика всего в 40 световых годах от Земли. Несколько из них оказались в зоне потенциальной обитаемости. Это стало одним из важнейших открытий в современной экзопланетологии и фактически подтвердило, что холодные маломассивные звёзды могут иметь целые системы небольших каменистых миров.
Разработчики POET рассчитывают значительно расширить число подобных открытий. Согласно предварительным моделям, аппарат сможет обнаруживать планеты радиусом от 1 до 2,5 радиуса Земли с орбитальными периодами примерно от 7 до 50 суток. Особенно важны объекты с короткими орбитами возле ультрахолодных звёзд: из-за низкой светимости таких звёзд даже близко расположенные планеты могут находиться в зоне, где существует жидкая вода.
Одним из ключевых преимуществ миссии станет работа сразу в нескольких диапазонах спектра. В отличие от предыдущих канадских микроспутников MOST и NEOSSat, новый аппарат будет вести наблюдения не только в видимом свете, но и в ближнем ультрафиолете, ближнем инфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах.
Это особенно важно для изучения ультрахолодных карликов, поскольку такие звёзды излучают значительную часть энергии именно в инфракрасном диапазоне. Наблюдения в нескольких спектральных диапазонах также помогут отделять реальные сигналы экзопланет от активности самих звёзд — например, пятен или вспышек на их поверхности.
Для подготовки миссии исследователи создали специальный каталог потенциальных целей — POET Input Catalog of Ultracool Dwarfs. Изначально в него вошло более 7200 кандидатов, однако после дополнительного анализа список сократили примерно до 3000 наиболее подходящих звёзд в пределах 100 парсеков, или около 326 световых лет от Земли.
Из каталога исключались двойные системы и слишком яркие звёзды, поскольку они могут затруднять обнаружение слабых сигналов от экзопланет. После компьютерного моделирования учёные выделили примерно 100–300 наиболее приоритетных объектов, которые POET сможет изучать в течение основной годичной миссии.
Хотя POET будет относительно небольшим аппаратом с телескопом диаметром всего 20 сантиметров, его разработчики делают ставку не на размер, а на узкую специализацию. Миссия сосредоточится исключительно на поиске небольших планет возле определённого типа звёзд, что позволит использовать наблюдательное время максимально эффективно.
Учёные считают, что главная ценность миссии заключается не только в обнаружении новых миров, но и в подготовке целей для более мощных телескопов. Если POET найдёт близкие землеподобные планеты, они автоматически станут одними из главных кандидатов для последующего изучения телескопом James Webb и будущей обсерваторией Habitable Worlds Observatory.
Особое внимание будет уделяться атмосферам экзопланет. Современная астрономия постепенно переходит от простого обнаружения планет к анализу их химического состава. Именно атмосферы могут содержать потенциальные биосигнатуры — химические соединения, связанные с жизнью. В первую очередь речь идёт о кислороде, метане, водяном паре и других газах, которые могут указывать на биологические процессы.
Однако поиск пригодных для жизни миров остаётся крайне сложной задачей. Даже наличие планеты в зоне обитаемости ещё не означает существование жизни. Новые исследования показывают, что для поддержания стабильных условий планете требуется достаточно большой запас воды. Некоторые модели указывают, что слишком сухие миры могут быстро терять возможность сохранять жидкую воду на поверхности.
Кроме того, ультрахолодные карлики обладают и серьёзными недостатками как потенциальные «хозяева» обитаемых планет. Многие из них отличаются высокой магнитной активностью и способны производить мощные вспышки, которые могут разрушать атмосферы близких планет. Поэтому даже обнаружение землеподобного мира ещё не гарантирует его пригодность для жизни.
Тем не менее именно такие звёзды сегодня считаются одним из наиболее перспективных направлений поиска. Причина проста: возле звёзд солнечного типа транзиты маленьких планет чрезвычайно трудно обнаружить, тогда как ультрахолодные карлики позволяют фиксировать даже очень слабые сигналы. Это делает подобные системы идеальными объектами для компактных космических телескопов.
POET также показывает растущую роль небольших специализированных миссий в современной астрономии. Если раньше поиском экзопланет занимались главным образом крупные дорогостоящие обсерватории, то теперь даже относительно компактные спутники способны выполнять задачи мирового уровня благодаря развитию сенсоров, вычислительных систем и методов обработки данных.
Сейчас проект находится на стадии подготовки и предварительных исследований. Запуск миссии ориентировочно намечен на 2029 год. Если программа будет одобрена и профинансирована, Канада сможет получить собственный специализированный космический аппарат для поиска потенциально обитаемых миров.
На фоне стремительного роста числа известных экзопланет задача уже постепенно меняется. Астрономам больше недостаточно просто находить новые планеты — теперь основной целью становится поиск миров, максимально похожих на Землю по размерам, составу и условиям. Именно поэтому даже сравнительно небольшой спутник вроде POET может сыграть важную роль в одном из главных научных направлений XXI века — поиске жизни за пределами Солнечной системы.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
