Астрономы из Массачусетского технологического института (MIT), Льежского университета и других научных организаций открыли новую планету, вращающуюся вокруг небольшой и холодной звезды всего в 55 световых годах от Земли.

Несмотря на сходство с нашей планетой по размеру и каменистой структуре, у неё, вероятно, отсутствует атмосфера, что делает её уникальной.

В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Astronomy, исследователи подтвердили открытие планеты SPECULOOS-3b — землеподобного небесного тела, обнаруженного в рамках проекта SPECULOOS (Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). Эта планета вращается вокруг ультрахолодного карлика — звезды, которая меньше и холоднее Солнца. Ультрахолодные карлики являются самыми распространёнными звёздами в нашей галактике, но из-за их слабого света их сложно наблюдать в ночном небе.

Звезда, вокруг которой вращается новая планета, в 10 раз меньше Солнца и в 1000 раз тусклее. По размеру она больше напоминает Юпитер и примерно вдвое холоднее Солнца. Однако, несмотря на небольшие размеры, эта звезда излучает огромное количество энергии на поверхность планеты, поскольку SPECULOOS-3b расположена к ней крайне близко, совершая полный оборот всего за 17 часов. Таким образом, год на этой планете короче, чем один день на Земле.

Из-за близкого расположения к звезде SPECULOOS-3b получает в 16 раз больше радиации, чем Земля получает от Солнца. Учёные предполагают, что эта интенсивная радиация, скорее всего, уничтожила любую атмосферу, которая могла существовать ранее, оставив планету оголённой, раскалённой и безвоздушной каменной массой.

Если атмосферы действительно нет, исследователи смогут изучить поверхность планеты более детально, включая состав пород и геологические процессы, которые могли её сформировать. Это может включать исследования следов магматических океанов, вулканической активности или тектоники плит в прошлом.

Как всё началось

В 2021 году астрономы впервые зафиксировали признаки наличия новой планеты с помощью сети телескопов SPECULOOS, которая включает шесть роботизированных телескопов с диаметром 1 метр (четыре из них находятся в Южном полушарии, два — в Северном). Эти телескопы непрерывно наблюдают небо в поисках планет, вращающихся вокруг ультрахолодных карликов.

SPECULOOS стремится изучить около 1600 ближайших к нам ультрахолодных звёзд. Поскольку эти звёзды малы, планеты, проходящие перед ними, блокируют значительную часть их света, что упрощает процесс обнаружения.

В 2021 году один из телескопов SPECULOOS зафиксировал возможный транзитный сигнал от планеты, вращающейся вокруг звезды в 55 световых годах от Земли. Однако сигнал был недостаточно чётким. В 2022 году более детальные наблюдения с помощью телескопа Artemis (MIT) принесли прорыв.

«В данных 2021 года были потенциальные сигналы, но они не внушали доверия. А вот данные Artemis за 2022 год сразу привлекли наше внимание», — отмечает Артём Бурданов, управляющий Северной обсерваторией SPECULOOS при MIT. «Мы заметили чёткий транзитный сигнал и решили сосредоточиться на этой звезде. Всё сложилось удивительно быстро».

Команда продолжила наблюдения за звездой с помощью телескопа Artemis, сети SPECULOOS и других обсерваторий. Эти объединённые данные подтвердили, что у звезды есть планета, совершающая оборот каждые 17 часов. Учитывая, сколько света блокируется при каждом обороте, учёные оценили размер планеты как сопоставимый с Землёй.

Тёмная, как Луна

Затем исследователи использовали наблюдения, чтобы оценить свойства звезды и планеты. Кампания под руководством Бенджамина Рэкхэма из MIT включала анализ света звезды с помощью телескопов Magellan в Чили и NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) на Гавайях.

Поскольку у SPECULOOS-3b отсутствует атмосфера и она находится относительно недалеко от Земли, учёные считают её идеальным кандидатом для дальнейших исследований с использованием возможностей космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Мощные технологии JWST должны позволить изучить свет звезды и выявить больше деталей как о самой звезде, так и о планете.

Исследователи надеются получить данные о поверхности планеты, что станет революцией в изучении экзопланет.

«Мы думаем, что температура планеты близка к температуре Венеры, поэтому она непригодна для жизни», — добавляет Рэкхэм. «Она недостаточно горячая, чтобы иметь лавовую поверхность, но, вероятно, представляет собой твёрдую каменную массу. В зависимости от яркости поверхности она могла недавно обновиться из-за вулканической активности или тектоники плит, либо быть эродированной космической погодой, что делает её тёмной. В будущем мы сможем различить несколько интригующих возможностей относительно её поверхности».