Egzoplaneta odległa o 31 lat świetlnych może posiadać biosygnatury
Astronomowie znaleźli rzadką skalistą planetę o masie Ziemi, zlokalizowaną 31 lat świetlnych stąd, która nadaje się do poszukiwania oznak życia.
Wizja artystyczna skalistej planety o masie Ziemi, takiej jak Wolf 1069 b, krążącej wokół czerwonego karła. Źródło: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter
Nowo odkryta egzoplaneta może być warta poszukiwania oznak życia. Analizy przeprowadzone przez zespół kierowany przez astronom Dianę Kossakowski z Instytutu Astronomii Maxa Plancka opisują planetę krążącą wokół swojej gwiazdy macierzystej, czerwonego karła Wolf 1069, w strefie zdatnej do zamieszkania. Strefa ta obejmuje odległości wokół gwiazdy, dla których na powierzchni planety może istnieć woda w stanie ciekłym. Ponadto jej planeta, Wolf 1069 b, ma masę podobną do Ziemi. Bardzo prawdopodobne, że planeta ta jest planetą skalistą, która może również posiadać atmosferę. To sprawia, że jest ona jednym z niewielu obiecujących celów do poszukiwania oznak warunków i biosygnatur sprzyjających życiu.
Kiedy astronomowie szukają planet poza Układem Słonecznym, są szczególnie zainteresowani planetami podobnymi do Ziemi. Spośród 5000 egzoplanet, które odkryli do tej pory, tylko około tuzin ma masę podobną do ziemskiej i znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy. Wraz z Wolf 1069 b liczba tych egzoplanet, na których mogło rozwinąć się życie, wzrosła o jedną kandydatkę.
Planeta z wiecznym dniem i nocą
Wykrywanie takich planet o małej masie nadal stanowi duże wyzwanie. Diana Kossowski i jej zespół z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu podjęli się tego zadania. W ramach projektu Carmenes opracowano instrument specjalnie do poszukiwania światów potencjalnie nadających się do zamieszkania. Zespół Carmenes używa tego aparatu w Obserwatorium Calar Alto w Hiszpanii. Kiedy przeanalizowaliśmy dane gwiazdy Wolf 1069, odkryliśmy wyraźny sygnał o niskiej amplitudzie czegoś, co wydaje się być planetą o masie zbliżonej do Ziemi – powiedziała Diana Kossakowski. Obiega ona gwiazdę w ciągu 15,6 dnia w odległości odpowiadającej 1/15 odległości między Ziemią a Słońcem. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Według badań powierzchnia karła jest stosunkowo chłodna i dlatego wydaje się pomarańczowo-czerwona. W efekcie dochodzi do przesunięcia tzw. ekosfery do wewnątrz – wyjaśnia Kossakowski. Pomimo bliskiej odległości od gwiazdy centralnej, Wolf 1069 b otrzymuje zatem tylko około 65% mocy promieniowania tego, co Ziemia otrzymuje od Słońca. Te szczególne warunki sprawiają, że planety krążące wokół czerwonych karłów, takich jak Wolf 1069, są potencjalnie przyjazne dla życia. Ponadto, wszystkie one mogą posiadać pewną szczególną właściwość. Ich rotacja jest prawdopodobnie związana pływowo z orbitą gwiazdy macierzystej. Innymi słowy, gwiazda jest zawsze zwrócona w kierunku tej samej strony planety. Zatem po jednej stronie planety jest zawsze dzień, podczas gdy po drugiej zawsze jest noc. Jest to również powód, dla którego zawsze patrzymy na tę samą stronę Księżyca.
Jeżeli przyjąć, że Wolf 1069 b jest nagą i skalistą planetą, średnia temperatura nawet po stronie dziennej wynosiłaby zaledwie -23oC. Jednak zgodnie z istniejącą wiedzą jest całkiem możliwe, że Wolf 1069 b wytworzyła atmosferę. Przy takim założeniu jej temperatura mogłaby wzrosnąć do 13oC, jak pokazują symulacje komputerowe z modeli klimatycznych. W tych warunkach woda pozostałaby w stanie ciekłym i panowałyby tam warunki sprzyjające życiu, ponieważ życie, jakie znamy, zależy od wody.
Atmosfera jest warunkiem powstania życia nie tylko z klimatycznego punktu widzenia. Chroniłoby to również Wolf 1069 b przed wysokoenergetycznym promieniowaniem elektromagnetycznym i cząsteczkami, które mogłyby zniszczyć ewentualne biomolekuły. Promieniowanie i cząsteczki pochodzą albo z przestrzeni międzygwiezdnej, albo z gwiazdy centralnej. Jeżeli promieniowanie gwiazdy jest zbyt intensywne, może również pozbawić planetę atmosfery, tak jak miało to miejsce w przypadku Marsa. Jednak jako czerwony karzeł, Wolf 1069 emituje stosunkowo słabe promieniowanie. W ten sposób atmosfera mogła zostać zachowana na nowo odkrytej planecie. Jest nawet możliwe, że planeta posiada pole magnetyczne, które chroni ją przed naładowanymi cząsteczkami wiatru gwiazdowego. Wiele skalistych planet ma płynne jądro, które wytwarza pole magnetyczne poprzez efekt dynama, podobnie jak Ziemia.
Trudności w poszukiwaniu egzoplanet o masie Ziemi
Odkąd 30 lat temu odkryto pierwszą tego rodzaju planetę, nastąpił ogromny postęp w poszukiwaniu egzoplanet. Mimo to sygnatury, których astronomowie szukają, aby wykryć planety o masach i średnicach podobnych do Ziemi, są stosunkowo słabe i trudne do wydobycia z danych. Zespół Carmens szukał małych okresowych przesunięć częstotliwości w widmach gwiazd. Oczekuje się, że te przesunięcia pojawią się, gdy towarzysz przyciągnie gwiazdę macierzystą swoją grawitacją, powodując jej chybotanie. W rezultacie, częstotliwość światła mierzonego na Ziemi zmienia się ze względu na efekt Dopplera. W przypadku Wolf 1069 i jego nowo odkrytej planety, fluktuacje te są wystarczająco duże, aby można je było zmierzyć. Jednym z powodów jest to, że różnica mas między gwiazdą a planetą jest stosunkowo niewielka, co powoduje, że gwiazda chybocze się wokół wspólnego środka masy bardziej wyraźnie niż w innych przypadkach. Na podstawie sygnału okresowego można również oszacować masę planety.
Znajdująca się w odległości 31 lat świetlnych Wolf 1069 b jest szóstą najbliższą nam planetą o masie Ziemi w ekosferze swojej gwiazdy macierzystej. Należy do niewielkiej grupy obiektów, takich jak Proxima Centauri b i Trappist-1 e, które są kandydatami do poszukiwania biosygnatur. Jednak takie obserwacje są obecnie poza możliwościami badań astronomicznych. Na to przyjdzie nam zapewne poczekać jeszcze dziesięć lat – zaznacza Kossakowski. Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), obecnie budowany w Chile, może być w stanie zbadać skład atmosfer tych planet, a być może nawet wykryć molekularne dowody na istnienie życia.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
