Didžiulė egzoplaneta, atrasta aplink netoliese esančią nykštukinę žvaigždę, tapo idealiu objektu būsimos kartos teleskopams, ieškantiems gyvybės pėdsakų.
Mažiau nei už 20 šviesmečių nuo Žemės atrastos galimos „superžemės“ atradimas suteikė mokslininkams naujos vilties ieškant pasaulių, kuriuose galėtų egzistuoti gyvybė, teigia tarptautinė mokslininkų komanda, tarp jų ir Pensilvanijos valstijos universiteto (Penn State) tyrėjai. Egzoplaneta, pavadinta GJ 251 c, vadinama „superžeme“, nes duomenys rodo, jog ji beveik keturis kartus masyvesnė už Žemę ir greičiausiai yra uolinė planeta.
„Mes ieškome tokių planetų, nes jos suteikia geriausią galimybę rasti gyvybę kitur,“ – sakė Suvrathas Mahadevanas, Pensilvanijos valstijos universiteto astronomijos profesorius ir vienas iš naujo atradimo straipsnio, paskelbto žurnale The Astronomical Journal (spalio 23 d.), bendraautorių. – „Ši egzoplaneta yra gyvybei tinkamoje, vadinamoje ‘Auksaplaukės zonoje’ – tokiu atstumu nuo savo žvaigždės, kuriame, esant tinkamai atmosferai, ant paviršiaus galėtų egzistuoti skystas vanduo.“
Dešimtmečius trukusios paieškos planetų, galinčių turėti skysto vandens ir, galbūt, gyvybės, skatino astronomus kurti pažangius teleskopus ir kompiuterinius modelius, galinčius aptikti net silpniausius žvaigždžių šviesos signalus. Šis naujausias atradimas – daugiau nei dvidešimties metų stebėjimų rezultatas – yra vienas perspektyviausių bandymų ieškant gyvybės požymių kitose planetose, teigė Mahadevanas.
Egzoplaneta buvo aptikta naudojant Habitable-Zone Planet Finder (HPF) duomenis – tai itin tikslus artimojo infraraudonųjų spindulių spektrografas, t. y. sudėtingas prietaisas, skaidantis žvaigždžių šviesą į spektrą, pritvirtintas prie „Hobby-Eberly“ teleskopo Makdonaldo observatorijoje Teksase. Pensilvanijos valstijos universiteto mokslininkai vadovavo šio instrumento kūrimui, siekdami aptikti į Žemę panašias planetas, esančias gyvybei tinkamose zonose aplink artimas žvaigždes.
„Mes jį vadiname ‘Gyvybine zonos planetų ieškikliu’, nes ieškome pasaulių, esančių tinkamu atstumu nuo savo žvaigždės, kad ant jų paviršiaus galėtų egzistuoti skystas vanduo. Tai yra pagrindinis šio projekto tikslas,“ – sakė Mahadevanas. – „Šis atradimas yra vienas geriausių kandidatų ieškant gyvybės atmosferos požymių per ateinančius penkerius–dešimt metų.“
Mahadevanas ir jo kolegos analizavo daugiau nei 20 metų duomenis, surinktus įvairiuose pasaulio teleskopuose, sutelkdami dėmesį į nedidelius žvaigždės GJ 251 judesius – vadinamąjį „svyravimą“, kurį sukelia ją traukianti planeta. Šis „svyravimas“ pasireiškia menkais Doplerio poslinkiais žvaigždės šviesoje, kai ją veikia orbituojančios planetos gravitacija.
Naudodamiesi pradiniais stebėjimais, jie patobulino jau anksčiau žinomos vidinės planetos GJ 251 b, kuri aplink žvaigždę apskrieja kas 14 dienų, duomenis. Tuomet jie šiuos duomenis sujungė su naujais, itin tiksliais HPF matavimais ir aptiko antrą, stipresnį signalą – kas 54 dienas, rodantį, kad sistemoje egzistuoja dar viena, daug masyvesnė planeta. Planetos signalą komanda papildomai patvirtino naudodamasi kitu spektrografu – NEID, kurį taip pat sukūrė Pensilvanijos valstijos universiteto mokslininkai ir kuris pritvirtintas prie teleskopo Kitt Peak nacionalinėje observatorijoje Arizonoje.
„Dirbame technologijų ir analizės metodų priešakyje,“ – sakė Corey Beardas, pagrindinis straipsnio autorius, atlikęs tyrimą doktorantūros studijų metu Kalifornijos universitete, Irvine. – „Mums reikės kitos kartos teleskopų, kad galėtume tiesiogiai nufotografuoti šią planetą, tačiau tam taip pat būtina bendruomenės investicija.“
Vienas didžiausių iššūkių ieškant tolimų pasaulių – atskirti tikrą planetos signalą nuo pačios žvaigždės aktyvumo, kuris gali imituoti planetos sukeliamus pokyčius. Žvaigždžių aktyvumas, pavyzdžiui, dėmės ant jų paviršiaus, gali klaidingai atrodyti kaip planetos sukelta periodinė šviesos variacija. Kad atskirtų signalą nuo triukšmo, tyrėjai taikė pažangius kompiuterinius modelius, analizuojančius, kaip signalai kinta skirtinguose šviesos bangos ilgiuose.
„Tai labai sudėtingas darbas – reikia įveikti žvaigždės aktyvumą ir tuo pačiu išmatuoti itin subtilius signalus, ištraukiant juos iš tarsi verdančio magnetinio žvaigždės paviršiaus,“ – sakė Mahadevanas.
Jis paaiškino, kad tokių egzoplanetų kaip GJ 251 c atradimas reikalauja pažangių instrumentų, sudėtingos duomenų analizės, bendradarbiavimo tarp daugelio institucijų visame pasaulyje ir, svarbiausia, ilgalaikio finansinio įsipareigojimo iš šalis remiančių tyrimus, nes tokie projektai gali trukti dešimtmečius.
„Šis atradimas yra puikus tarpdisciplininių tyrimų Pensilvanijos valstijos universitete pavyzdys,“ – sakė Ericas Fordas, universiteto astronomijos ir astrofizikos profesorius bei Skaičiavimo ir duomenų mokslų instituto tyrimų direktorius. – „Norint sumažinti žvaigždės aktyvumo keliamą triukšmą, reikėjo ne tik pažangių prietaisų ir teleskopų, bet ir specialiai pritaikytų duomenų analizės metodų. Tik sujungus aukštos kokybės duomenis ir pažangiausius statistinius metodus mūsų komandai pavyko paversti duomenis į atradimą, kuris atveria kelią ateities observatorijoms ieškoti gyvybės už Saulės sistemos ribų.“
Nors šiuo metu planetos tiesiogiai nufotografuoti dar neįmanoma, Mahadevanas teigė, kad būsimos kartos teleskopai galės analizuoti jos atmosferą, o tai galėtų atskleisti cheminius gyvybės požymius.
„Mes visada žvelgiame į ateitį,“ – sakė jis. – „Ar tai būtų naujų technologijų kūrimas, ar jaunųjų mokslininkų įtraukimas į pažangius tyrimus – viskas veda link tikslų aptikti potencialiai gyvenamas planetas.“
Naujai atrasta egzoplaneta yra idealiai išsidėsčiusi, kad ateities technologijos galėtų ją tiesiogiai stebėti. Mahadevanas ir jo studentai jau planuoja tyrimus, kai pradės veikti naujos kartos 30 metrų klasės žemės teleskopai. Įrengti pažangiais instrumentais, šie teleskopai turėtų gebėti tiesiogiai fiksuoti netolimas uolines planetas gyvybei tinkamose zonose.
„Nors kol kas negalime patvirtinti, ar GJ 251 c turi atmosferą ar gyvybę, ši planeta yra labai perspektyvus taikinys būsimoms misijoms,“ – sakė Mahadevanas. – „Padarėme jaudinantį atradimą, tačiau apie šią planetą dar daug ką reikia sužinoti.“
Pilnas autorių ir rėmėjų sąrašas pateikiamas straipsnyje. Pensilvanijos valstijos universiteto tyrimus finansavo JAV Nacionalinis mokslo fondas (NSF), NASA ir „Heising-Simons Foundation“.