Astronomowie potwierdzają istnienie egzoplanety wielkości Ziemi wokół najbliższej gwiazdy, a może nawet więcej

Zdjęcie: Chris Smith (KRBwyle)/NASA's Goddard Space Flight Center

Bardzo Duży Teleskop (VLT, Very Large Telescope) znajdujący się w Chile posiada nowy i potężniejszy spektrograf o nazwie ESPRESSO, więc astronomowie postanowili wykorzystać go do dokładniejszych pomiarów planety. Jest to skrót od Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations. W rzeczywistości ESPRESSO ma dokładność ponad trzykrotnie większą niż HARPS - który jest zasadniczo tym samym urządzeniem, tylko z poprzedniej generacji.

„Byliśmy już bardzo zadowoleni z wydajności HARPS, który był odpowiedzialny za odkrycie setek egzoplanet w ciągu ostatnich 17 lat” - powiedział w oświadczeniu Francesco Pepe, autor badania i profesor Uniwersytetu Genewskiego na Wydziale Astronomii. „Jesteśmy naprawdę zadowoleni, że ESPRESSO może wykonywać jeszcze lepsze pomiary, co jest satysfakcjonujące i stanowi nagrodę za pracę zespołową trwającą prawie 10 lat”.

Naukowcy ustalili, że Proxima b ma masę 1,17 razy większą od masy Ziemi i okrąża swoją gwiazdę, Proximę Centauri, co 11,2 dnia ziemskiego. Gwiazda Proxima Centauri znajduje się 4,2 roku świetlnego od naszego Słońca. Wcześniej naukowcy korzystający z pomiarów HARPS twierdzili, że jej masa wynosi 1,3 masy Ziemi.

„Proxima b jest bardzo wyjątkowym gościem wśród wszystkich znanych egzoplanet: najbliższa nam egzoplaneta, o rozmiarach ziemskich i znajdująca się w strefie zamieszkiwalnej” - powiedział Christophe Lovis, współautor badania i badacz na Wydziale Astronomii Uniwersytetu Genewskiego. „Pomimo wyraźnej detekcji osiągniętej przez HARPS w 2016 roku, konieczne było uzyskanie niezależnego potwierdzenia z nowego i znacznie potężniejszego ESPRESSO, aby rozwiać wszelkie pozostałe wątpliwości”.

Wyniki badania zostały opublikowane w zeszłym tygodniu w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.

Proxima b znajduje się 20 razy bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia w stosunku do Słońca. Proxima Centauri jest czerwonym karłem o niskiej masie, co oznacza, że chociaż planeta znajduje się blisko gwiazdy, otrzymuje podobną energię jak Ziemia od Słońca.

„Znalezienie planet wokół tych [gwiazd] zawsze było trudne, ponieważ są one słabe i emitują większość swojego światła w czerwonym i podczerwonym zakresie widmowym” - powiedział Lovis. „ESPRESSO otwiera nowe możliwości znalezienia wielu innych małych światów wokół gwiazd znajdujących się bardzo blisko Słońca”.

Proxima b znajduje się w takiej strefie swojej gwiazdy, która nadaje się do zamieszkiwania, co oznacza, że na powierzchni planety może znajdować się woda w stanie ciekłym, która z kolei może sugerować istnienie życia.

Jednak Proxima Centauri jest aktywną gwiazdą, która razi planetę promieniowaniem rentgenowskim - 400 razy więcej niż Ziemia dostaje od Słońca. Może to wpłynąć na szanse na istnienie wody i życia na planecie.

Lovis pracuje nad nowym urządzeniem o nazwie RISTRETTO, który zostanie zainstalowany na Bardzo Dużym Teleskopie w Chile. Został on zaprojektowany do bezpośredniego wykrywania światła emitowanego przez planetę, co pozwoli naukowcom scharakteryzować atmosferę planety i skład jej powierzchni.

„Ostatecznym celem jest poszukiwanie cząsteczek w amosferze, które mogłyby wskazywać na obecność życia, takich jak tlen i para wodna” - powiedział Lovis. „W dłuższej perspektywie budujemy również spektrograf o nazwie HIRES dla Europejskiego Ekstremalnie Dużego Teleskopu, którego głównym celem będzie badanie Proximy b i podobnych egzoplanet w strefie nadającej się do zamieszkania”.

Więcej planet w układzie?

Dane z ESPRESSO ujawniły również drugi sygnał, chociaż naukowcy nie byli w stanie ostatecznie wykryć, co go spowodowało.

Sygnał „może być spowodowany przez planetę o masie zaledwie 30% masy Ziemi, która wcześniej była całkowicie niewykrywalna” - powiedział Lovis. Czyniłoby to ją najmniejszą planetą, jaką kiedykolwiek zmierzono przy użyciu metody prędkości radialnych.

Oprócz tego jest jeszcze jedna planeta, która może znajdować się w układzie.

Na początku tego roku w osobnym badaniu ogłoszono, że naukowcy wykorzystali metodę prędkości radialnych do śledzenia sygnału prawdopodobnie należącego do super-Ziemi również krążącej wokół Proximy Centauri. Potencjalna planeta została nazwana Proxima C. Wykonuje ona jedną orbitę wokół gwiazdy co 1 907 dni ziemskich w odległości 1,5 AU lub 1,5 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca.

Istnieje więc potencjał dla trzech planet w tym układzie, co czyni to jeszcze bardziej intrygującym.

We wtorek Fritz Benedict, emerytowany starszy naukowiec z Obserwatorium McDonald na Uniwersytecie Teksańskim w Austin, zaprezentował wykorzystanie kombinacji danych, aby potwierdzić istnienie Proximy C. Prezentacja odbyła się podczas 236. spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, które odbywa się wirtualnie w tym tygodniu podczas pandemii.

Benedict zeskanował dane, które zebrał 25 lat temu za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a podczas badania Proximy Centauri i znalazł planetę o okresie orbitalnym wynoszącym 1 907 dni – w tym samym czasie, gdy Benedict i jego koledzy poszukiwali planet o okresie orbitalnym wynoszącym 1000 dni ziemskich lub mniej.

Po połączeniu swoich danych z badaniami opublikowanymi na początku tego roku, a także zdjęciami wykonanymi przez naukowców za pomocą instrumentu SPHERE na Bardzo Dużym Teleskopie, Benedict powiedział, że planeta jest siedmiokrotnie masywniejsza od Ziemi.

„Zasadniczo jest to historia o tym, jak stare dane mogą być bardzo przydatne, gdy uzyskuje się nowe informacje” - powiedział Benedict. „To także historia o tym, jak trudno jest przejść na emeryturę, jeśli jest się astronomem, ponieważ jest to świetna zabawa!”.