В нашей галактике может существовать 10 миллиардов планет, похожих на Землю

В новой работе, опубликованной в «Астрономическом журнале» (Astronomical Journal), ученые приводят следующие оценки: для каждой четвертой солнцеподобной звезды вероятно наличие планеты, сходной с Землей. Общее количество таких миров в пределах Млечного Пути может достигать десяти миллиардов.

«Подобные Земле» – что это означает?

Команда ученых, возглавляемая профессором астрофизики Эриком Фордом, опиралась в своем исследовании на такие критерии сходства, как близость размеров и расстояние до родительского светила. Чтобы попасть в категорию землеподобных, экзопланета, во-первых, должна иметь размеры от 0,75 до 1,5 диаметра Земли. Такое тело с большой вероятностью будет обладать скалистой поверхностью, и сила тяжести здесь окажется близка к земному значению.

Во-вторых, период обращения планеты вокруг своей звезды должен составлять от 237 до 500 земных суток, то есть продолжительность года также не может сильно отличаться от нашей. Дело в том, что для звезд, похожих по своим характеристикам на Солнце, именно такому периоду обращения соответствует особый диапазон орбитальных расстояний планет, называемый обитаемой зоной. Располагаясь в этих пределах, планеты могут (хотя и необязательно) иметь на поверхности жидкую воду, необходимую для существования жизни в известной нам форме.

Данные «Кеплера»

В основу исследования были положены результаты, полученные с помощью орбитальной обсерватории НАСА «Кеплер», работавшей с 2009 по 2018 год. Она провела наблюдение более 530 000 звезд на небольшом участке неба, ведя поиск экзопланет транзитным методом. Суть его состоит в фиксации кратковременных периодических падений яркости звезды, вызываемых прохождением планеты между нею и земным наблюдателем.

Итогом работы аппарата «Кеплер» стало открытие более 2600 планет, причем немалая доля их входит в состав многопланетных систем. Учитывая, что далеко не все планетные системы расположены в пространстве так, что мы можем наблюдать транзит планет на фоне звезды, ученые пришли к выводу, что в целом в нашей галактике планет должно быть существенно больше, чем звезд. Открытия «Кеплера» показали, насколько разнообразны могут быть экзопланеты, а также предоставили четкое подтверждение того, что многие из них похожи на Землю.

Опираясь на данные, полученные миссией «Кеплер», астрономы предположили, что от 20 до 50 процентов звезд могут иметь планеты земного типа в пределах своих зон обитаемости.

Дополнительное моделирование

Однако результатов одной только миссии, сколь бы успешной она ни была, недостаточно для формирования обоснованного суждения об общем количестве планет того или иного типа. Метод транзита имеет свои естественные ограничения, и значительное количество интересных объектов «Кеплер» неминуемо должен был просто не заметить.

Для оценки того, сколько планет могло оказаться пропущено в ходе наблюдений, ученые провели моделирование, в котором скомбинированы каталог «Кеплера» и данные обзора звезд Млечного Пути, проводимого космическим аппаратом Gaia, запущенным Европейским космическим агентством в 2013 году.

Ряд компьютерных моделей представлял гипотетические галактики, в которых данные звезды наблюдались методом, использовавшимся в работе «Кеплера». Затем результаты моделирования – количество «обнаруженных» экзопланет и их типы – сравнивались с реальными данными. Это позволило оценить число планет земного типа в обитаемых зонах звезд, похожих на Солнце. С учетом некоторой размытости в определении таких светил, в установлении границ зон обитаемости и диапазона размеров рассматриваемых планет, профессор Форд отметил: «Число в пределах от 5 до 10 миллиардов представляется нам вполне разумной оценкой количества интересующих нас планет».

В поисках инопланетной жизни

Эти объекты перспективны в плане поисков возможной иноземной жизни. Для того чтобы составить представление о том, насколько она вероятна, необходимо прежде всего изучить состав планетной атмосферы. И транзитный метод дает ученым такую возможность, поскольку свет звезды, проходя через газовую оболочку планеты, изменяет свои спектральные характеристики в зависимости от ее химического состава. В атмосферах экзопланет исследователи ищут следы так называемых биомаркеров – веществ, присутствие которых может свидетельствовать о наличии на планете живых организмов. К таким веществам относятся вода, кислород (в том числе озон), углекислота, метан.

Именно в этих поисках новая работа, выполненная коллективом ученых во главе с Эриком Фордом, представляет большую важность. Ведь если наша галактика изобилует мирами, похожими на наш, вероятность их обнаружения достаточно близко от Солнца позволит астрономам обходиться более дешевыми инструментами для изучения таких планет. Если же их мало – потребуются большие, мощные и, соответственно, более дорогие телескопы.

Пока исследователи рекомендуют при разработке будущих миссий по поиску пригодных для жизни планет ориентироваться на наблюдение от одной из 33 солнцеподобных звезд до каждого второго такого светила. Форд замечает: «Важно не просто указать какой-либо объект для изучения, а определить диапазон возможностей. Это позволит выработать надежную стратегию поисков». Можно надеяться, что дальнейшие исследования позволят уточнить границы этого диапазона и поспособствуют успехам в поиске планет, сходных с Землей, на которых, возможно, обнаружатся признаки жизни.