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.

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.