Учёные обнаружили планетную систему, которая может стать судьбой Земли через миллиарды лет. Эта система, расположенная на расстоянии 4000 световых лет от нас, состоит из белого карлика и планеты размером с Землю, вращающейся на расстоянии от 1 до 2 астрономических единиц от звезды.

Открытие было сделано командой астрономов из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Кэминга Чжана после наблюдений с помощью 10-метрового телескопа Кека на Гавайях. Планетная система была обнаружена в 2020 году: гравитация системы действовала как линза, фокусируя и усиливая свет от фоновой звезды.

Анализ показал планету размером с Землю на расстоянии от 1 до 2 астрономических единиц от белого карлика, что примерно в два раза больше расстояния между Землёй и Солнцем. Однако тип звезды был неизвестен, поскольку её свет терялся в ярком свете увеличенной фоновой звезды и нескольких соседних звёзд.

Чтобы определить тип звезды, исследователи более внимательно рассмотрели систему линзирования в 2023 году с помощью 10-метрового телескопа Keck II на Гавайях. Поскольку астрономы наблюдали систему через три года после события линзирования, фоновая звезда, которая когда-то была увеличена в 1000 раз, стала достаточно слабой, чтобы линзирующая звезда могла быть видна, если бы это была типичная звезда главной последовательности, такая как Солнце.

Однако исследователи ничего не обнаружили на двух отдельных снимках. «Наши выводы основаны на исключении альтернативных сценариев, поскольку обычная звезда была бы легко замечена. Поскольку линза одновременно тусклая и маломассивная, мы пришли к выводу, что это может быть только белый карлик», — сказал Кэминг Чжан, руководитель исследования.

Изображения области события микролинзирования за несколько лет до события (a), вскоре после пикового увеличения фоновой звезды в 2020 году (b) и в 2023 году после ее исчезновения (c).
Источник: OGLE, CFHT, Keck Observatory

Открытие является частью проекта Чжана по более тщательному изучению событий микролинзирования, указывающих на присутствие планеты, с целью понять типы звёзд, вокруг которых вращаются экзопланеты. «Здесь есть доля удачи, поскольку можно было бы ожидать, что менее одной из десяти микролинзирующих звёзд с планетами окажутся белыми карликами», — сказал Чжан.

Новые наблюдения также позволили Чжану и его коллегам разрешить неоднозначность относительно местоположения коричневого карлика. «Первоначальный анализ показал, что коричневый карлик находится либо на очень широкой орбите, как у Нептуна, либо в пределах орбиты Меркурия. Гигантские планеты на очень малых орбитах на самом деле довольно распространены за пределами Солнечной системы», — сказал Чжан.

Открытие планетной системы, которая может стать судьбой нашей Земли через миллиарды лет, даёт представление об одной из возможных судеб нашей планеты через миллиарды лет в будущем, когда Солнце превратится в белого карлика, а Земля переместится за пределы орбиты Марса. Это открытие также даёт представление об эволюции звёзд главной последовательности, таких как Солнце, через фазу красного гиганта к белому карлику, и о том, как это влияет на планеты вокруг них.

«В настоящее время у нас нет единого мнения о том, сможет ли Земля избежать поглощения Солнцем через 6 миллиардов лет. В любом случае Земля будет пригодна для жизни всего около миллиарда лет, после чего океаны Земли испарятся из-за неуправляемого парникового эффекта — задолго до того, как возникнет риск быть поглощёнными красным гигантом», — сказал Кэминг Чжан.

Планетная система представляет собой один из примеров планеты, которая уцелела, хотя она находится далеко за пределами обитаемой зоны тусклого белого карлика и вряд ли может быть средой обитания жизни. Возможно, в какой-то момент у неё были пригодные для жизни условия, когда её звезда всё ещё была звездой, похожей на Солнце.

«Неизвестно, сможет ли жизнь выжить на Земле в этот период. Но, безусловно, самое важное то, что Земля не поглотится Солнцем, когда оно становится красным гигантом. Эта система, которую обнаружила Кеминг, является примером планеты, — вероятно, планеты земного типа, изначально находившейся на орбите, похожей на Землю, — которая пережила фазу красного гиганта своей звезды-хозяина», — сказала Джессика Лу, доцент и заведующая кафедрой астрономии Калифорнийского университета в Беркли.

Планетная система, расположенная в центре нашей галактики, привлекла внимание астрономов в 2020 году, когда она прошла перед более далёкой звездой и увеличила свет этой звезды в 1000 раз. Гравитация системы действовала как линза, фокусируя и усиливая свет от фоновой звезды.

Команда, которая обнаружила это событие микролинзирования, назвала его KMT-2020-BLG-0414, поскольку оно было обнаружено Корейской сетью телескопов микролинзирования в Южном полушарии. Увеличение фоновой звезды во Млечном Пути, но примерно в 25 000 световых годах от Земли — всё ещё было всего лишь точкой света.

Одной из целей телескопа NASA «Нэнси Грейс Роман», запуск которого запланирован на 2027 год, является измерение кривых блеска звёзд в результате микролинзирования для поиска экзопланет, многие из которых потребуют последующего наблюдения с использованием других телескопов для определения типов родительских звёзд, вокруг которых находятся экзопланеты.