Спутник TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) программы NASA Explorer, запущенный в 2018 году и специально предназначенный для поиска экзопланет в системах ближайших ярких звёзд, обнаружил первую планету с параметрами, допускающими развитие жизни.

Звезда с обозначением TOI 700 находится в созвездии Золотой Рыбы (Dorado) в южном полушарии на расстоянии 100 световых лет. Это красный карлик, вокруг которого обращаются как минимум три планеты. Звезда относится к звёздному классу M, её масса составляет 40 % массы Солнца.

Только самая дальняя из обнаруженных планет, TOI 700 d, находится в «зоне обитаемости». Она имеет размеры чуть больше Земли и относится к земной группе (состоит из каменных пород), её период обращения вокруг звезды составляет 37 дней. Две другие экзопланеты расположены ближе к звезде, за пределами обитаемой зоны. Ближайшая к звезде планета TOI 700 b обращается с периодом 10 дней и, вероятно, похожа по составу на Землю, а средняя планета TOI 700 c — газовая с периодом обращения 16 дней. Существенно, что звезда TOI 700 является «спокойной»: за 11 месяцев наблюдений на ней не зафиксировано вспышек. Это дополнительное благоприятное условие для возможного развития жизни на её планете в зоне обитаемости. Также по доступным данным построено несколько вероятных моделей атмосферы планеты, которые не исключают её кандидатуру из списка обитаемых миров. Об открытии группа астрономов из NASA Goddard Space Flight Center и нескольких университетов США объявила в самом начале 2020 года. Три связанные статьи о результатах работы пока что доступны как препринты arXiv.org (статья 1, статья 2, статья 3).

Спутник TESS был разработан в Массачусетском технологическом институте (MIT). В 2013 году этот проект был выбран среди нескольких конкурентов и утверждён в качестве «Исследовательской программы среднего класса» NASA (MIDEX, Medium-Class Explorers). Он предназначен для поиска экзопланет, имеющих сопоставимые с Землёй размеры, в ближайших космических окрестностях, на расстояниях до 100—200 световых лет. Для поиска он использует один из самых распространённых в экзопланетологии метод транзита (уменьшение яркости звезды при прохождении планеты перед ней; более подробно про этот и другие методы можно посмотреть в другой заметке на сайте). Запуск спутника состоялся в апреле 2018 года, а запланированное номинальное время его работы составляет два года. С этим проектом можно ознакомиться на его страницах на сайте NASA и сайте MIT.

В отличие от космического телескопа аналогичного назначения Kepler, он имеет широкий угол обзора и анализирует практически всё небо, разбивая его на участки (всего 26 частично перекрывающихся сегментов, по 13 для одного небесного полушария) и наблюдая каждый по 27 дней. В первый год работы телескопа он составил, таким образом, панораму неба в южном полушарии. Телескоп Kepler наблюдает только небольшой участок неба в созвездиях Лебедя и Лиры вне плоскости нашей Галактики, зато он непрерывно мониторит около 200 тысяч звёзд на расстояниях до 3000 световых лет.

Обзор южного неба по 13 секторам телескопа TESS и около 1000 звёзд-кандидатов для исследования экзопланет. Центр поля зрения (южный полюс эклиптики) находится в созвездии Dorado (Золотой Рыбы).

«Полюсы» обзора телескопа TESS — это полюсы эклиптики (плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца). Области этих возле полюсов становятся особенно интересны, потому что они покрываются всеми сегментами — звёзды можно наблюдать не только в течение 27 дней, отведённых на сегмент, а почти всё время, что увеличивает шансы открытия экзопланет. Так, южный полюс эклиптики как раз располагается в созвездии Золотой Рыбы. Таким образом, звезда TOI 700 оказалась доступной для наблюдения в течение 11 месяцев, так как этот участок неба покрывался 11 секторами наблюдения из 13, поэтому удалось зафиксировать несколько полных витков всех её планет. На следующем году работы телескоп TESS будет заниматься северным полушарием, и наиболее исследуемым участком окажется северный полюс эклиптики в созвездии Дракона.

Близкие к нам звёзды с обнаруженными признаками экзопланет можно более уверенно затем исследовать при помощи других наземных и космических телескопов. Так, размеры планеты TOI 700 d и параметры её орбиты (нахождение в «зоне потенциальной обитаемости») были вскоре независимо подтверждены при помощи космического телескопа Spitzer, работающего в инфракрасном диапазоне. Spitzer в конце января 2020 года заканчивает свой номинальный срок службы из-за исчерпания запасов жидкого гелия на нём, поэтому это открытие может стать одним из последних его значимых научных результатов.

Секторы обзора телескопа TESS в северном и южном полушариях. Участки возле полюсов эклиптики перекрываются несколькими секторами, что позволяет наблюдать их более длительное время.

В первые годы исследования экзопланет (с середины 1990-х) открывали в основном планеты класса т. н. «горячие Юпитеры» (Hot Jupiters) — газовые гиганты с массой в несколько масс Юпитера, находящиеся очень близко к звезде и обращающиеся вокруг неё с периодом в несколько дней. В Солнечной системе такие объекты отсутствуют, и, похоже, наша планетная система — аномалия в этом отношении. Такие планеты легче всего обнаружить, и на первых порах список экзопланет ограничивался ими. Но впоследствии стали находить тела другого типа — «суперземли» (Super-Earth). Это каменные планеты, по массе и размерам в несколько раз превосходящие Землю. А следующим шагом стал всплеск открытий таких планет, находящихся в «зелёной зоне», или в «зоне потенциальной обитаемости» (habitable zone) — на таком расстоянии от звезды, где возможно существование жидкой воды. В Солнечной системе в «зоне обитаемости» находится Земля, и почти на краю — Марс. Венера уже располагается хоть и близко, но всё же за её пределами. Это вызвало подъём интереса к экзопланетам среди учёных и в мире научпопа, потому что такие миры могут быть заселены внеземной жизнью. И наконец, экзопланеты стали открываться в таких количествах, что многие из них обнаружены совсем близко от нас, в пределах нескольких световых лет или десятков световых лет.

Пробный снимок (или First light) телескопа TESS — август 2018 г. By: NASA/MIT/TESS.

Однако открытие «похожих на Землю» миров поблизости — пока что редкое событие, поэтому на такие вещи среди ежедневно открываемых экзопланет обращают особое внимание. Поиск экзопланет по данным телескопа TESS даже передан на аутсорс в рамках «гражданской науки» (Planet Hunters TESS citizen science project). Желающие могут приобщиться к научным исследованиям, анализируя поток данных телескопа (вернее, предоставляя свои вычислительные мощности) примерно так же, как 15—20 лет назад в тренде был проект SETI поиска «внеземных разумных сигналов» путём обработки поступающего на Землю «космического шума» в радиодиапазоне.

До этого сенсацией стало открытие в 2017 году сразу трёх каменных планет в зоне обитаемости в системе TRAPPIST-1 в созвездии Водолея на расстоянии 40 световых лет. Несколько подобных планет также нашёл телескоп Kepler. Ожидается, что в рамках проекта TESS будет открыто около 70 экзопланет, похожих на нашу.

Источник: 22century.ru