С каких звезд можно видеть Землю как транзитную экзопланету?

Спустя три десятилетия после того, как астроном Карл Саган предположил, что «Вояджер-1» сделает снимок Земли с расстояния в миллиарды километров (в результате получился культовый снимок «Бледно-голубая точка»), два астронома предположили еще одну уникальную космическую перспективу:

Некоторые экзопланеты имеют прямую видимость, позволяющую наблюдать биологические свойства Земли издалека.

Лиза Калтенеггер, доцент астрономии Колледжа наук и директор Корнельского института Карла Сагана и Джошуа Пеппер, доцент физики в Университете Лихай, идентифицировали 1004 звезды главной последовательности (похожие на наше Солнце), которые могут содержать планеты, подобные Земле, в своих собственных зонах обитания. И все это в пределах примерно 300 световых лет от Земли.

Статья "С каких звезд можно видеть Землю как транзитную экзопланету?" была опубликована 21 октября в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

«Давайте перевернем точку зрения с себя на точку зрения с других звезд и спросим, с какой точки зрения другие наблюдатели могли бы найти Землю как транзитную планету», - сказала Калтенеггер. Транзитная планета - это планета, которая проходит через поле зрения наблюдателя на фоне своей звезды, в нашем случае по Солнцу, что дает подсказки относительно состава атмосферы планеты.

«Если бы наблюдатели вели поиск, они могли бы увидеть признаки биосферы в атмосфере нашей бледно-голубой точки, - сказала она, - а мы даже можем увидеть некоторые из самых ярких из этих звезд в ночном небе без бинокля или телескопа».

По словам Калтенеггер, наблюдения за транзитом являются для земных астрономов важным инструментом для характеристики обитаемых внесолнечных планет. Астрономы начнут усиленно использовать этот метод с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА в следующем году.

Но какие звездные системы смогли бы нас найти? Ключом к этой науке является эклиптика Земли - плоскость орбиты Земли вокруг Солнца. Эклиптика - это место, где будут расположены экзопланеты с видом на Землю, поскольку они будут местом, где можно будет увидеть Землю, пересекающую собственное Солнце, что фактически предоставит наблюдателям возможность открыть для себя яркую биосферу нашей планеты.

Пеппер и Калтенеггер создали список тысячи ближайших звезд, используя звездный каталог NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

«Только очень небольшая часть экзопланет выравнивается с нашей линией обзора, чтобы мы смогли увидеть их транзит» - сказала Пеппер. «Но все тысячи звезд, которые мы обнаружили в окрестностях Солнца, смогли бы увидеть, как наша Земля проходит мимо Солнца, привлекая внимание возможного населения».

«Если бы мы нашли планету с яркой биосферой, нам бы стало любопытно, есть ли там кто-то и смотрит ли он на нас», - сказала Калтенеггер.

«Если мы сами ищем разумную жизнь во Вселенной, она тоже смогла бы нас найти и, возможно, захотела бы связаться с нами», - сказала она, - «мы только что создали звездную карту, где нам следует искать живую жизнь в первую очередь».

Теплый юпитер обнаружен на орбите вокруг холодной звезды

Внесолнечная планета, проходящая, или совершающая транзит перед звездой небольшой массы, имеет размер примерно как у Юпитера, определили астрономы. В то время как сотни планет размером с Юпитер были открыты в планетных системах более крупных звезд, подобных Солнцу, обнаружение планеты на орбите вокруг звезды небольшой массы является большой редкостью и может помочь астрономам глубже понять процессы формирования этих гигантских планет.

«Мы лишь в пятый по счету раз в истории наблюдений космоса видим планету размером с Юпитер, совершающую транзит по диску звезды небольшой массы, и впервые – планету с настолько большим орбитальным периодом, что делает это открытие поистине удивительным», - сказал Калеб Канас (Caleb Cañas), главный автор новой научной работы и студент магистратуры Университета штата Пенсильвания, США.

Эта планета была впервые обнаружена при помощи космического аппарата Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, после чего астрономы определили ее массу, радиус и орбитальный период, используя спектрограф Habitable-zone Planet Finder (HPF), построенный командой из Университета штата Пенсильвания и установленный на телескопе Хобби-Эберли обсерватории МакДональд, расположенной в штате Техас, США.

Родительская звезда этого теплого юпитера, известная как TOI-1899, относится к спектральному классу М и находится на расстоянии около 419 световых лет от Земли.

Планета получила название TOI-1899 b, она имеет массу порядка двух третьих массы Юпитера, а ее радиус примерно на 10 процентов превышает радиус крупнейшей планеты Солнечной системы. Планета находится на расстоянии примерно в 0,16 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от родительской звезды, поэтому год на поверхности этой планеты длится всего лишь 29 земных суток. Для сравнения, орбитальные периоды других четырх планет массой с Юпитер, обнаруженных вокруг похожих звезд, не превышают 4 суток, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.

NASA изучает проект самособирающегося космического телескопа

https://www.universetoday.com/139149/nasa-is-investigating-a...

Если говорить о космических телескопах нового поколения, у NASA есть несколько инновационных концепций. Это и недавно отправившийся в космос Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), и готовящийся к выводу в 2020 году James Webb Space Telescope (JWST), и находящийся в разработке проект Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST).

Кроме этого, в NASA также определили несколько многообещающих предложений для «Исследования десятилетия в астрофизике-2020». И, возможно, самая амбициозная концепция – это идея космического телескопа из самособирающихся модулей. Её недавно выбрали для 1 фазы разработки в рамках программы Инновационных концепций NASA 2018 (2018 NASA Innovative Advanced Concepts) (NIAC).

Концепцию разработала группа исследователей под руководством Дмитрия Савранского, сотрудника кафедры механики и авиа- и ракетостроения в Корнеллском университете. Савранский и ещё 15 экспертов со всей страны создали концепцию 40-метрового (100-футового) модульного космического телескопа с адаптивной оптикой. Главной особенностью концепции является то, что телескоп представляет из себя группу модулей, которые собираются в конструкцию самостоятельно.

У профессора Савранского большой опыт работы в сфере космических телескопов и поиска экзопланет, он участвовал в сборке и испытаниях Gemini Planet Imager – прибора в составе Gemini South Telescope в Чили. Кроме того, он принимал участие в планировании Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, когда была открыта планета размером с Юпитер, вращающаяся вокруг звезды 51 Эридана (51 Eridani b) в 2015 году.

Говоря о перспективах, профессор Савранский верит, что будущее – за самособирающимися конструкциями в сфере космических телескопов. Небольшая цитата из сопроводительного текста к проекту:

«Вся конструкция телескопа, включая главное и вторичное зеркала, вспомогательные опорные элементы и плоский солнечный щит, будет создаваться на основе одинаковых серийных космических модулей. Каждый модуль будет состоять из шестиугольного космического аппарата диаметром около метра с установленным на него активным зеркальным сегментом».

Эти модули будут запускаться независимо, а затем перемещаться в точку L2 системы Земля-Солнце на солнечных парусах. Позже из этих парусов будет собран солнечный щит, а основные модули также соберутся вместе, без участия человека или дополнительных роботов. Это может звучать слишком самонадеянно, но это вполне согласуется с планами NIAC.

«Программа NIAC – именно об этом, - сказал профессор Савранский в недавнем интервью «Cornell Chronicle». - Вы высказываете в чём-то безумные идеи, подкрепляя их начальными расчётами, а затем в ходе 9-месячного проекта стараетесь ответить на вопросы о его реализуемости».

Команда Савранского была в числе призёров 1 фазы награждения NAIC 2018, состоявшейся 30 марта, и получит 125 000 долларов для продолжения исследования в течение следующих 9 месяцев. Если всё пройдёт успешно, команда сможет подать заявку на участие во второй фазе. По словам Мейсона Пека, коллеги Савранского по университету и бывшего технического директора NASA, с заявкой на NIAC команда вышла как раз вовремя:

«В последнее время создаётся всё больше космических аппаратов, и мы продолжаем совершенствоваться в создании всё более миниатюрных. Поэтому вопрос, заданный Савранским, сейчас очень кстати: "Можем ли мы создать космический телескоп, который может видеть дальше и лучше, используя только недорогие малые компоненты, которые самостоятельно собираются на орбите?”»

Данная концепция нацелена на миссию «Большой Ультрафиолетовый/Оптический/Инфракрасный исследователь» (Large Ultraviolet/Optical/Infrared Surveyor, LUVOIR), предложение, которое сейчас рассматривается в NASA как часть исследовательской программы следующего десятилетия. Один из двух проектов, представленных в космическом центре Годдарда, миссия заключается в строительстве и запуске космического телескопа с огромным составным зеркалом диаметром около 15 метров (49 футов).

Так же, как и у телескопа «Джеймс Уэбб», зеркало LUVOIR будет собрано из регулируемых сегментов и развернётся уже в космосе. Приводы и двигатели будут активно регулировать и центрировать эти сегменты для получения идеального фокуса и регистрации света от тусклых и далёких объектов. Главная цель этой миссии – открытие новых экзопланет и анализ света от уже открытых, чтобы исследовать их атмосферы.

Как указали в своей заявке Савранский и его коллеги, их концепция полностью соответствует приоритетам технологических карт NASA для научных приборов, лабораторий, сенсорных, роботизированных и автономных систем. Они также считают, что предлагаемая архитектура – это убедительное решение для строительства гигантского космического телескопа, который будет намного больше предыдущих поколений, то есть «Хаббла» и «Джеймса Уэбба».

«Джеймс Уэбб, - говорит профессор Савранский, - будет самой большой астрофизической обсерваторией, которую мы когда-либо выводили в космос, и он невероятно сложный. Если перейти к таким размерам, как 10, 12 или 30 метров, то практически невозможно себе представить, как мы будем создавать такие телескопы, используя методики, по которым мы работали до сих пор».

Получив приз за 1 фазу, команда планирует провести подробные симуляции полётов модулей в космосе и стыковки друг с другом, чтобы понять, насколько большим должен быть солнечный парус. Также планируется провести анализ сборки зеркала, чтобы подтвердить, что после сборки модулей можно получить поверхность требуемой кривизны.

По словам Пека, если всё получится, концепция Савранского изменит правила игры: «Если профессор Савранский докажет, что строительство большого космического телескопа из малых сегментов осуществимо, это изменит наш подход к исследованиям космоса. Мы сможем видеть дальше и лучше, чем когда бы то ни было, может даже посмотрим на поверхность экзопланет».

5 и 6 июня NASA проведёт координационное совещание по программе NIAC в Вашингтоне, где все победители 1 фазы встретятся и обсудят свои идеи. В числе других победителей 1 фазы - проекты роботов-трансформеров для исследования Титана, лёгкие летающие датчики для исследования атмосферы Венеры, роботы с подвижными крыльями для исследований Марса, новая форма лазерной тяги для межзвёздных экспедиций (похожая на Breakthrough Starshot) и самовоспроизводящиеся "дома" из грибов.

По следующей ссылке можно подробнее узнать об этих концепциях, а также о тех, которые уже удостоены награды 2 фазы:

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2018_Phase_...

Найдена зеркальная копия нашей Земли и Солнца

Звезда Kepler-160 и ее спутник KOI-456.04 больше напоминают систему Солнце-Земля, чем любая ранее известная пара звезда-экзопланета.

Звезда Kepler-160 вероятно имеет на орбите планету, которая почти в два раза больше Земли. Расстояние от звезды до планеты позволяет допускать температуру поверхности планеты, способствующую развитию жизни. Недавно обнаруженная группой ученых во главе с Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы (MPS) в Геттингене (Германия), экзопланета представляет собой нечто большее, чем просто потенциально обитаемый мир.

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=...

Одним из ключевых свойств, делающим этот мир похожим на систему Солнце-Земля больше, чем на любой другой ранее известный мир, является его звезда, похожая на Солнце. Большинство известных до сих пор похожих на Землю экзопланет находят на орбите вокруг слабых звезд - красных карликов, излучающих свою энергию в основном в виде инфракрасного излучения, а не видимого света. Однако свет излучаемый звездой, подобной Солнцу, очень похож на дневной свет на нашей родной планете. Более того, орбитальный период KOI-456.04 вокруг звезды почти идентичен земному году.

Космические телескопы, такие как CoRoT, Kepler и TESS, позволили ученым открыть около 4000 внесолнечных планет (планет вокруг далеких звезд) за последние 14 лет. Большинство этих планет имеют размер газового гиганта планеты Нептун, примерно в четыре раза больше Земли, которые находятся на относительно близких орбитах вокруг своих звезд-хозяев.

Ученые также обнаружили несколько маленьких экзопланет, как Земля, которые потенциально могут быть каменистыми. Горстка этих маленьких планет также находится на правильном расстоянии от своих звезд, чтобы потенциально иметь умеренные поверхностные температуры для присутствия жидкой поверхностной воды - основного ингредиента жизни на Земле.

«Полная картина обитаемости планет включает в себя также взгляд на качества звезды», - объясняет ученый MPS и ведущий автор нового исследования доктор Рене Хеллер. До сих пор почти все экзопланеты в два раза большие чем Земля, которые потенциально могут иметь мягкую температуру на поверхности, находятся на орбите вокруг красных карликов.

Красные карлики известны своей чрезвычайно долгой жизнью. Жизнь на экзопланете на орбите вокруг старого красного карлика может потенциально продолжаться вдвое дольше, чем жизнь на Земле - для формирования и развития. Но излучение от звезды красного карлика в основном инфракрасное, а не видимый свет, как мы его знаем.

Многие красные карлики также известны тем, что излучают высокоэнергетические вспышки и жарят свои планеты, которые впоследствии становятся непригодными для обитания.

Более того, их слабость требует, чтобы любая обитаемая планета находилась настолько близко к звезде, что звездная гравитация начинает существенно деформировать планету. В результате приливного нагревания на планете может произойти смертельный глобальный вулканизм. Обитаемость планет вокруг красных карликов широко обсуждается в научном сообществе.

В своей новой исследовательской статье группа ученых из MPS, Обсерватории Соннеберг, Геттингенского университета, Калифорнийского университета в Санта-Круз и из НАСА сообщили об обнаружении кандидата на планету, которая в два раза больше Земли и с умеренным освещением от солнечной звезды.

Звезда Кеплер-160 находится на расстоянии чуть более 3000 световых лет от Солнечной системы. Она постоянно находилась в поле зрения основной миссии телескопа Кеплера и постоянно наблюдалась с 2009 по 2013 год. Ее радиус 1,1 радиуса Солнца, а температура поверхности 5200 градусов по Цельсию (на 300 градусов меньше, чем у Солнца). Она имеет очень похожую на Солнце звездную светимость, что делает ее астрофизическим снимком нашей собственной звезды.

Звезда Кеплер-160, как известно, является звездой-хозяином двух экзопланет, называемых Кеплер-160b и Кеплер-160с. Обе эти планеты значительно больше Земли и находятся на относительно близких орбитах вокруг своей звезды.

Их поверхностная температура, безусловно, делает их более жаркими, чем печь для выпечки. Но крошечные изменения в орбитальном периоде планеты Kepler-160c дали ученым надежду на открытие третьей планеты.

Команда немецких и американских ученых вернулась к архивным данным с телескопа Kepler, чтобы найти дополнительные планеты вокруг этой звезды и проверить планетарное происхождение орбиты Kepler-160c. Хеллер и его коллеги ранее успешно обнаружили 18 забытых экзопланет по старым данным Кеплера.

При поиске экзопланет ученые обычно ищут повторяющиеся изменения яркости звезд. Эти временные затемнения, обычно составляющие всего один процент или менее от видимой яркости звезд, могут быть вызваны тем, что планеты проходят через диски своих звезд - если смотреть с Земли.

Их новый алгоритм поиска имел решающее значение для обнаружения нового кандидата на транзитную планету KOI-456.04. «Наш анализ показывает, что Kepler-160 имеет не две, а четыре планеты», - резюмирует Хеллер новое исследование.

Одна из двух планет, найденных Хеллером и его коллегами, - это Кеплер-160d, ранее подозреваемая планета, ответственная за искаженную орбиту Кеплера-160с. Kepler-160d не показывает никаких переходов на кривой блеска звезды, и это было подтверждено косвенно.

Другая планета, формально кандидат на планету, - KOI-456.04, вероятно, транзитная планета с радиусом 1,9 радиуса Земли и периодом обращения 378 дней. Принимая во внимание его солнцеподобную звезду, очень похожий на Землю орбитальный период, очень похожее на Землю расстояние от звезды - как с точки зрения количества получаемого света, так и с точки зрения цвета света.

Свет от Кеплера-160 является видимым светом, очень похожим на солнечный свет. Учитывая все это, планета KOI-456.04 находится в обитаемой зоне звезды - диапазон расстояний вокруг звезды, допускающий наличие жидкой воды на поверхности.

«KOI-456.01 является относительно большой по сравнению со многими другими планетами, которые считаются потенциально обитаемыми. Но именно сочетание этого размера планеты и звезды-хозяина солнечного типа делает ее такой особенной и знакомой», - поясняет Хеллер.

Как следствие, условия поверхности на KOI-456.04 могут быть аналогичны тем, которые известны на Земле, при условии, что ее атмосфера не слишком массивна и похожа на Землю. Количество света, получаемого от звезды-хозяина, составляет около 93 процентов солнечного света, получаемого Землей. Если KOI-456.04 имеет в основном инертную атмосферу с мягким, похожим на Землю парниковым эффектом, то температура его поверхности будет в среднем +5 градусов Цельсия, что примерно на десять градусов ниже средней глобальной температуры Земли.

В настоящее время нельзя полностью исключить, что KOI-456.04 на самом деле является статистической случайностью или систематической ошибкой измерения вместо реальной планеты. Команда оценивает шансы наличия планеты KOI-456.04 в 85%, а для получения официального статуса планеты требуется 99%.

В то время как некоторые из самых мощных наземных телескопов Земли могли бы подтвердить этого кандидата наблюдениями во время одного из его предстоящих транзитов, есть также надежда, что будущая космическая миссия PLATO (ЕКА) сможет это сделать. Планируется, что PLATO будет запущен в 2026 году, и одной из его главных научных целей является открытие планет размером с Землю вокруг звезд, похожих на Солнце.

В настоящее время MPS строит центр данных PLATO и активно участвует в миссии PLATO. Если PLATO будет ориентирован таким образом, чтобы пересматривать данные основной миссии Kepler, то KOI-456.04 будет иметь возможность стать подтвержденной планетой и быть изученной PLATO еще более подробно.