В поисках обитаемых миров за пределами нашей Солнечной системы, возможно, наиболее перспективными выглядят самые маленькие и холодные звёзды. Называемые красными карликами класса М, эти звёзды в несколько раз легче и тусклее Солнца, но их количество более чем в 10 раз превышает количество звёзд аналогичных Солнцу.


Экзопланета GJ 1214b в системе красного карлика глазами художника.(Credit: ESO/L. Calcada)

Чтобы быть достаточно тёплыми для возникновения, планеты, обращающиеся вокруг красных карликов, должны находиться на очень близких к звезде орбитах, подобно туристам, садящимся поближе к костру. Этот факт позволяет относительно просто находить их охотникам за планетами, а большое количество красных карликов означает, что много и таких планет, доступных для изучения в нашей ближайшей окрестности.

Астрономы в настоящее время вовсю готовятся к подобным исследованиям. Сразу несколько независимых проектов уже наблюдают за ближайшими красными карликами, а множество новых телескопов и спутников разрабатываются, чтобы обнаружить обращающиеся вокруг них планеты. Примером может служить спутник НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), запуск которого назначен на 2017 год.

Эти усилия делают обнаружение потенциально обитаемых планет в системах красных карликов ближайшей неизбежностью. Однако намного менее ясно, будет ли на самом деле доказана обитаемость всех этих миров: те же свойства, которые делают планеты красных карликов легко обнаруживаемыми, могут препятствовать возможности наличия на них жизни.

3 причины, почему планеты красных карликов легко обнаруживаемы, но вряд ли обитаемы

Колебания и приливы

Астрономы ищут некоторые планеты, наблюдая за колебаниями звёзд — периодическими движениями вперёд-назад, вызванными гравитационным воздействием невидимых миров. Планета земных размеров в обитаемой зоне красного карлика вызывает колебания скорости звезды величиной в 1 м/с, что вполне можно обнаружить с Земли. И эти колебания будут происходить каждые несколько недель или месяцев.

Но в этом случае приливные силы могут вытянуть энергию из собственного вращения планеты, так что она будет совершать один оборот вокруг своей оси за время одного оборота вокруг звезды. То есть к звезде будет повёрнута всегда одна и та же полусфера планеты, аналогично тому, как мы всегда видим только одну сторону Луны. В наихудшем случае вся вода и воздух на такой планете замёрзнут и соберутся на неосвещённой стороне, оставив её поверхность необитаемой.

Тени и вспышки

Другой способ обнаружить планеты заключается в том, чтобы наблюдать тени при их транзите по диску родной звезды. Из-за малого размера орбиты транзитные планеты красных карликов блокируют больше света звезды, чем если бы они обращались у более крупных звёзд, что позволяет проще обнаруживать их этим методом.

Обратная сторона медали, однако, заключается в том, что красные карлики значительно менее яркие, чем солнцеподобные звёзды, и значительно более переменные. Они способны резко тускнеть и наоборот разгораться при возникновении на их поверхности корональных дыр и звёздных вспышек, обдавая планеты потоком рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Такая непредсказуемость может сеять хаос в климате и биосфере. Таким образом, атмосфера находящейся бок о бок с таким бурным карликом планеты, которая в другой ситуации могла бы быть обитаемой, будет разрушаться мощными вспышками.

Долгая жизнь и трудная юность

Одна из причин, почему красных карликов так много, заключается в том, что они просто живут дольше, чем другие звёзды, — их число со временем растёт, потому что из-за малого размера они жгут своё ядерное топливо медленно и эффективно. Но это долголетие наступает только после трудной юности.

Несколько контр-интуитивно, но из-за малого размера и более слабой гравитации красным карликам требуется больше времени, чем другим звёздам, чтобы полностью сформироваться. Они могут пребывать сотни миллионов лет в состоянии протозвезды, медленно формируясь из коллапсирующих облаков газа.

Планеты, однако, могут сформироваться вокруг такой протозвезды всего лишь за десятки миллионов лет. Всё остальное время эти миры будут жариться в тепле и свете протозвезды, и, возможно, большая часть животворной воды на их поверхности просто испарится ещё до того, как сформируется красный карлик.