Новость августа 2016 года о том, что около ближайшей к Солнцу звезды Проксимы Центавра обнаружена экзопланета в обитаемой зоне, породила целую бурю оптимистических предположений о существовании на ней жизни. Но по имеющимся сведениям о Проксиме b (пока известны только её масса и орбитальный период) сложно говорить о том, каков этот мир на самом деле. Он в равной степени может оказаться как похожим на Землю с горами, океанами и лесами, так и сухой бесплодной пустыней, постоянно выжигаемой излучением своей звезды.
Проксима Центавра относится к красным карликам — холодным звёздам с относительно небольшой массой. Она легче нашего Солнца примерно в 10 раз и в 500 раз тусклее его.
Незадолго до открытия Проксимы b около другого красного карлика TRAPPIST-1 ещё меньшей массы также была обнаружена аналогичная планета. Оба события натолкнули учёных на мысль, что необходимо повнимательнее присмотреться к подобным светилам.
Построение модели планетных систем красного карлика
Для того чтобы понять, какими такие экзопланеты могут быть на самом деле, Янн Алиберт (Yann Alibert) и Вилли Бенц (Willy Benz) из Бернского университета провели первое в своём роде компьютерное моделирование процесса формирования планет вокруг красных карликов.
Перед тем как начать свои расчёты, астрофизики рассмотрели группы от нескольких сотен до нескольких тысяч одинаковых звёзд с малой массой и протопланетные диски из пыли и газа вокруг них. В своих моделях они предположили, что изначально в каждом диске было 10 зародышей планет с начальной массой приблизительно равной лунной. Со временем каждая система трансформируется, зародыши растут и мигрируют, образуя, в конце концов, потенциально возможные типы планет (земного типа, газовые гиганты и так далее).
"Из наших моделей следует, что на ближних орбитах таких звёзд могут существовать только небольшие планеты. Их поперечник может быть в интервале от 0,5 до 1,5 радиуса Земли", — рассказывает Алиберт в пресс-релизе университета.
Обилие воды — хорошо или плохо?
Астрофизики также определили количество воды на экзопланетах, вращающихся в обитаемой зоне своих довольно холодных звёзд. Согласно модели, более 90% из них должны содержать её более 10%. При этом, если бы период существования протопланетных дисков был бы несколько больше, чем было принято в моделях, то воды было бы ещё больше. Для сравнения: этот показатель для Земли составляет всего лишь 0,02%.
В любом случае, объекты подобные Проксиме b, должны быть покрыты глубочайшими океанами, на дне которых под огромным давлением вода принимает форму льда. Да, вода необходима для формирования жизни, но может ли такая планета действительно быть пригодной для жизни?
В своих предыдущих исследованиях учёные уже показывали, что слишком большое количество воды на планете может помешать регулированию температуры на её поверхности и полностью дестабилизировать потенциально пригодную для жизни обстановку. С другой стороны, это утверждение верно именно для Земли, а в данном случае мы имеем дело с гораздо более экзотическим миром и такими вероятными факторами, как очень сильная радиация.
"Обитаемые они или нет, но исследование планет, вращающихся вокруг маломассивных звёзд, скорее всего, даст интересные результаты, которые наверняка улучшат наше представление о формировании планетных систем в целом, их эволюции и потенциальном присутствии жизни на них, — заключает Бенц.
Более подробное описание модели и результатов будет представлено авторами в статье, которая вскоре должна выйти в журнале Astronomy and Astrophysics (пока для изучения доступен её препринт).
Добавим, что ранее некоторые учёные утверждали, что у каждого красного карлика есть хотя бы одна экзопланета. В то же время другие поставили под сомнение существование жизни близ красных карликов.
