Кеплер показал нам, что Вселенная полна планет вокруг других звезд. TESS делает нам следующий большой скачок.
Прошло почти десять лет с момента первого запуска миссии НАСА «Кеплер». Начиная с 2009 года космический аппарат «Кеплер» наблюдал за сотнями тысяч звезд в нашей собственной галактике, измеряя общее количество света для каждой из них и ища любые незначительные изменения. К концу миссии «Кеплер» и его дополнительная миссия К2 открыли тысячи новых планет вокруг звезд за пределами нашей собственной, в том числе значительное количество потенциально обитаемых миров размером с Землю..
Если Кеплер показал нам, что наша галактика полна планет, то его последующая миссия, TESS - Транзитный спутник для исследования экзопланет - обнаружит транзитные миры вокруг ближайших к нам звезд. Если есть мир, похожий на Землю, который проходит перед своей родительской звездой относительно нашей прямой видимости, TESS обнаружит его. Впервые мы будем чувствительны к «Святому Граалю» планет прямо у себя на заднем дворе.
Поиск Кеплера был невероятным усилием: он исследовал узкое поле зрения, охватывающее расстояние в 3 000 световых лет. Его основная задача заключалась в том, чтобы непрерывно наблюдать за одним и тем же полем в течение многих лет. Включив в общей сложности более 100 000 звезд, Кеплер искал систематические периодические провалы в общем количестве света, исходящего от каждой звезды. Если бы они были обнаружены, это потенциально указывало бы на присутствие планеты с величиной и периодом провалов, соответствующими радиусу и орбитальному расстоянию планеты.
Но TESS отличается. Вместо того, чтобы смотреть на узкую область неба, TESS исследует все небо, сектор за сектором, в поисках планет вокруг ближайших к нам звезд. Если вокруг какой-либо звезды в радиусе примерно 200 световых лет от нас есть случайно выровненная планета, TESS найдет ее, предоставив ее радиус и орбитальное расстояние. Более того, каждое открытие TESS, которое дает нам планету, также дает нам систему-кандидата, в которой будущие обсерватории, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, могут попытаться найти потенциальные признаки жизни.
После исследования первых шести секторов, вот некоторые основные моменты того, что на данный момент обнаружила TESS:
- более 300 планет-кандидатов,
- 8 подтвержденных планет,
- включая некоторые планеты-гиганты,
- и некоторые из них едва больше Земли.
Но цифры не отражают этих открытий. Подробно рассмотрев некоторые из этих открытий, мы сможем оценить, какие феноменальные научные данные может дать нам TESS.
Первой подтвержденной планетой была Pi Mensae c, которая вращается вокруг звезды, очень похожей на нашу. Всего на 10 % массивнее и на 20 % больше нашего Солнца, Пи Менсае очень похожа на нашу звезду, но ее солнечная система должна сильно отличаться. Блокируя небольшую часть своего света, Pi Mensae c находится очень близко к своей звезде, обращаясь по орбите с периодом всего 6,3 дня. Он примерно в два раза больше радиуса Земли и почти в пять раз массивнее, что означает, что это довольно типично для горячих миров размером между Землей и Нептуном.
Но это не типично; это замечательно. Еще в 2001 году была обнаружена большая планета, нарушающая орбиту Pi Mensae: Pi Mensae b. Это была одна из самых массивных планет из когда-либо обнаруженных: ее масса более чем в 10 раз превышала массу Юпитера. Его орбита очень эксцентрична, она удаляется от Солнца дальше, чем Юпитер, в самом дальнем (5.54 а.е.), но совершая близкий проход почти внутри орбиты Земли (1,21 а.е.) в ее периастре.
Теперь, когда TESS обнаружил Pi Mensae c, мы впервые обнаружили близкую и далекую планету в одной и той же системе с такими совершенно разными свойствами и орбитами. Ведущая теория состоит в том, что близлежащие планеты формируются на почти идеальных круговых орбитах, но для создания эксцентричной планеты с массой Юпитера (или больше) ее что-то должно было потревожить.
Система Pi Mensae в настоящее время является самой экстремальной из известных в этом отношении, и загадка того, как такие системы достигают такой конфигурации, несомненно, станет предметом многих исследований и предположений в будущем.
Самой экстремальной из обнаруженных планет является LHS 3884b, которая лишь немного больше Земли, в 1,3 раза больше радиуса нашего родного мира, но так близко к своей родительской звезде, что совершает оборот каждые 11 часов. Этот мир, расположенный на расстоянии 49 световых лет от нас, настолько горяч, что его сторона, обращенная к звездам, может быть заполнена лужами расплавленной лавы в самых горячих точках. Мир, по крайней мере теоретически, настолько горяч, что сама порода переходит в жидкую фазу.
Хотя в атмосфере он вряд ли будет обладать такими массовыми и температурными свойствами, он может создавать разреженные на постоянной основе, в зависимости от его химического состава на поверхности планеты или вблизи нее. Характеристики этой системы делают ее идеальным кандидатом для измерения спектров поглощения атмосферы. Если он у него есть, мы должны узнать, из чего он сделан, как только у нас появятся подходящие телескопы для его изучения.
Самое впечатляющее, что TESS дал нам возможность следить за ближайшей звездой: HD 21749. Эта звезда, расположенная всего в 53 световых годах от нас, меньше и менее массивна, чем Солнце: около 70% такой же большой и массивный. Поскольку это звезда класса K, планеты, вращающиеся вокруг нее, не должны подвергаться катастрофическим вспышкам или приливным захватам; если на правильном расстоянии от этой звезды есть мир размером с Землю, это был бы отличный шанс для мира с жизнью.
В канун Нового года команда TESS опубликовала документ, в котором объявила об открытии планеты, вращающейся вокруг этой звезды: HD 21749b с 36-дневной орбитой и радиусом в 2,84 раза больше Земли. Этот мир, немного меньший, чем Нептун, был подтвержден последующими наблюдениями, которые определили, что его масса в 23,2 раза больше массы Земли, что делает его меньше, но более массивным - и более плотным - , чем Уран или Нептун.
Это интересно по ряду причин. Во-первых, на таких расстояниях температура должна быть теплой, но не сверхвысокой: около 300 °F (150 °C). Во-вторых, это экзопланета с самым большим периодом существования в пределах 100 световых лет от Земли. И, возможно, самое интересное, есть намек на сигнал - и возможную планету-кандидат , которая также может существовать ближе к звезде в системе HD 21749. Дополнительный кандидат, если он будет подтвержден, будет иметь период в 8 дней и радиус примерно равный размеру Земли.
Если окажется, что эта планета существует, это будет самый первый мир размером с Землю, обнаруженный TESS: самый маленький из обнаруженных этой новой обсерваторией на сегодняшний день.
Конечная цель TESS - найти возможные миры, похожие на Землю, и звездные системы, в которых могут быть скалистые, потенциально обитаемые миры. Поскольку TESS оптимизирован для поиска ближайших к нам звезд, его величайшие находки станут одной из первых целей для будущих более мощных обсерваторий, которые смогут не только обнаруживать эти миры, но и измерять их атмосферное содержание. Если нам повезет, в атмосфере некоторых из этих миров могут быть такие молекулы, как вода, метан, углекислый газ или даже кислород.
Это не будет пустяком, что эти миры населены, но TESS приближает нас на один шаг к поиску ближайших миров, которые могут стать величайшей надеждой человечества в поисках жизни за пределами нашей собственной Солнечной системы.. Миры, которые мы нашли до сих пор, абсолютно очаровательны, и всего через несколько месяцев после начала своей основной миссии TESS легко оправдывает даже самые высокие ожидания. К моменту запуска космического телескопа Джеймса Уэбба TESS должен предоставить нам множество миров, которые могли бы стать лучшим местом для нашего следующего большого прыжка к нашей конечной цели: поиску обитаемого мира.