Planeta skalista odkryta w ekostrefie wokół Proxima Centauri!

Wizja artystyczna przedstawiająca powierzchnię planety Proxima b krążącej wokół czerwonego karła Proxima Centauri, najbliższej gwiazdy poza Układem Słonecznym. Podwójny układ gwiazd Alfa Centauri AB także widoczny jest na niebie w górnej, prawej części kadru. Proxima b jest nieznacznie masywniejsza od Ziemi i krąży w ekostrefie wokół swojej gwiazdy macierzystej, czyli w miejscu, w którym możliwe jest występowanie wody w stanie ciekłym na powierzchni planety.
Wizja artystyczna przedstawiająca powierzchnię planety Proxima b krążącej wokół czerwonego karła Proxima Centauri, najbliższej gwiazdy poza Układem Słonecznym. Podwójny układ gwiazd Alfa Centauri AB także widoczny jest na niebie w górnej, prawej części kadru. Proxima b jest nieznacznie masywniejsza od Ziemi i krąży w ekostrefie wokół swojej gwiazdy macierzystej, czyli w miejscu, w którym możliwe jest występowanie wody w stanie ciekłym na powierzchni planety.

Astronomowie korzystający z teleskopów należących do Europejskiego Obserwatorium Południowego jak i innych instrumentów na całym świecie odkryli wyraźne dowody na istnienie planety krążącej wokół najbliższej nam gwiazdy – Proxima Centauri. Od dawna poszukiwana planeta, oznaczona teraz jako Proxima b okrąża chłodnego, czerwonego karła w 11,2 dni i charakteryzuje się temperaturą pozwalającą na istnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni. Owa skalista planeta jest nieznacznie masywniejsza od Ziemi i jednocześnie jest najbliższą nam planetą pozasłoneczną – co więcej, może to być najbliższe siedlisko życia poza Układem Słonecznym. Artykuł opisujący to rewolucyjne odkrycie zostanie opublikowany jutro, 25 sierpnia, na łamach periodyku Nature.

Położenie Proxima Centauri naniesione na południowe niebo nad 3.6-metrowym teleskopem ESO w Obserwatorium La Silla w Chile.
Położenie Proxima Centauri naniesione na południowe niebo nad 3.6-metrowym teleskopem ESO w Obserwatorium La Silla w Chile.
Proxima Centauri i planeta Proxima b w porównaniu do Układu Słonecznego
Proxima Centauri i planeta Proxima b w porównaniu do Układu Słonecznego

Zaledwie cztery lata świetlne od Układu Słonecznego znajduje się czerwony karzeł nazywany przez astronomów Proxima Centauri. Nazwa nawiązuje do faktu, że jest to najbliższa nam gwiazda poza Słońcem. wa chłodna gwiazda znajdująca się w gwiazdozbiorze Centaura świeci zdecydowanie za słabo, abyśmy mogli ją dostrzec gołym okiem i na dodatek znajduje się w pobliżu dużo jaśniejszej pary gwiazd znanej jako Alfa Centauri AB.

Wykres przedstawiający zmiany prędkości radialnej Proxima Centauri, które wskazują na obecność planety krążącej wokół niej.
Wykres przedstawiający zmiany prędkości radialnej Proxima Centauri, które wskazują na obecność planety krążącej wokół niej.

Przez pierwszą połowę 2016 roku Proxima Centauri była regularnie obserwowana za pomocą spektrografu HARPS zainstalowanego na 3,6-metrowym teleskopie ESO w Obserwatorium La Silla w Chile. Oprócz tego gwiazda była jednocześnie monitorowana za pomocą innych teleskopów na całym świecie. Cała kampania obserwacyjna była częścią projektu Pale Red Dot, w ramach którego zespół astronomów kierowany przez Guillema Anglada-Escude z Queen Mary University w Londynie poszukiwał niewielkiego wahania gwiazdy, które byłoby spowodowane grawitacyjnym przyciąganiem ze strony krążącej wokół niej planety.

Wizja artystyczna przedstawiająca planetę Proxima b krążącą wokół Proxima Centauri
Wizja artystyczna przedstawiająca planetę Proxima b krążącą wokół Proxima Centauri
Niebo w pobliżu Proxima Centauri i układu podwójnego Alfa Centauri AB
Niebo w pobliżu Proxima Centauri i układu podwójnego Alfa Centauri AB

Ze względu na fakt, że poszukiwanie tej planety wzbudzało powszechne zainteresowanie, postępy kampanii były relacjonowane od połowy stycznia do kwietnia tego roku na internetowej stronie projektu Pale Red Dot (a w języku polskim na portalu Puls Kosmosu). Oprócz postępów w obserwacjach na stronie pojawiały się liczne artykuły popularno-naukowe autorstwa specjalistów z całego świata.

Proxima Centauri w Gwiazdozbiorze Centaura
Proxima Centauri w Gwiazdozbiorze Centaura
Porównanie rozmiarów składników układu Alfa Centauri z innymi obiektami.
Porównanie rozmiarów składników układu Alfa Centauri z innymi obiektami.

Guillem Anglada-Escude tłumacząc motywację stojącą za realizacją tego projektu powiedział: „Pierwsze informacje wskazujące na możliwość istnienia planety w pobliżu tej gwiazdy pojawiły się w 2013 roku, jednak dane nie były jednoznaczne. Od tego czasu ciężko pracowaliśmy, aby uruchomić projekt obserwacyjny z pomocą ESO i innych instytucji. Nasza kampania Pale Red Dot planowana była już od dwóch lat.”

Wizja artystyczna powierzchni planety krążącej wokół Proxima Centauri
Wizja artystyczna powierzchni planety krążącej wokół Proxima Centauri

Dane z projektu Pale Red Dot w połączeniu ze wcześniejszymi obserwacjami przeprowadzonymi w obserwatoriach ESO i innych, pozwoliły na uzyskanie wyraźnego sygnału wskazującego na naprawdę niesamowite odkrycie.  Czasami Proxima Centauri zbliża się do Ziemi z prędkością 5 kilometrów na godzinę – czyli z prędkością idącego człowieka – a czasami oddala się od nas dokładnie z tą samą prędkością. Ten regularny schemat zmian prędkości radialnej powtarza się co 11,2 dni. Dokładna analiza powstałego wskutek tych zmian prędkości przesunięcia dopplerowskigo wskazuje na obecność planety o masie min. 1,3 masy Ziemi, krążącej w odległości ok. 7 milionów kilometrów od Proxima Centauri – to zaledwie 5% odległości między Słońcem a Ziemią.

Porównanie rozmiarów kątowych Słońca widzianego z Ziemi i Proxima Centauri widzianej z powierzchni Proxima b
Porównanie rozmiarów kątowych Słońca widzianego z Ziemi i Proxima Centauri widzianej z powierzchni Proxima b

Guillem Anglada-Escude komentując ekscytujące prace w ramach projektu powiedział: „Sprawdzałem stałość tego sygnału praktycznie codziennie przez 60 nocy kampanii Pale Red Dot. Pierwsze 10 dni było obiecujące, pierwsze 20 było zgodne z oczekiwaniami, a po 30. dniu sygnał był niezaprzeczalny – zaczęliśmy pisać artykuł naukowy!”

Rozgwieżdżone niebo i Droga Mleczna widziana z południowej półkuli Ziemi.
Rozgwieżdżone niebo i Droga Mleczna widziana z południowej półkuli Ziemi.

Czerwone karły takie jak Proxima Centauri to aktywne gwiazdy i zmienność ich jasności może imitować obecność planety. Aby wykluczyć tę możliwość zespół monitorował także zmienną jasność gwiazdy z pomocą teleskopu ASH2 w San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory w Chile oraz za pomocą sieci teleskopów Las Cumbres Observatory. Dane o prędkości radialnej zebrane podczas rozbłysków gwiazdy zostały wyłączone z końcowej analizy.

Projekt #PaleRedDot
Projekt #PaleRedDot

Mimo, że Proxima b krąży znacznie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury wokół Słońca, to należy zauważyć, że sama gwiazda jest znacznie mniejsza od Słońca. Dlatego też Proxima b znajduje się w ekostrefie wokół swojej gwiazdy, a temperatury, które mogą panować na jej powierzchni pozwoliłyby na obecność wody w stanie ciekłym na powierzchni. Pomimo tak przyjaznej temperatury na Proxima b, duży wpływ na warunki panujące na powierzchni planety może mieć promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie emitowane przez gwiazdę podczas rozbłysków – o wiele intensywniejsze niż promieniowanie docierające ze Słońca na Ziemię.

Konferencja prasowa, która odbyła się dzisiaj o godzinie 13:00 w siedzibie ESO w Garching pod Monachium.
Konferencja prasowa, która odbyła się dzisiaj o godzinie 13:00 w siedzibie ESO w Garching pod Monachium.

Dwa osobne artykuły naukowe omawiają klimat Proxima b i warunki panujące na jej powierzchni. Wnioski płynące z lektury wskazują wyraźnie, że nie można wykluczyć istnienia wody w stanie ciekłym na jej powierzchni. Co więcej woda może być obecna tylko w najbardziej oświetlonych obszarach planety – w przypadku planety w rotacji synchronicznej  lub w pasie tropikalnym –  w przypadku rotacji w rezonansie 3:2. Rotacja planety, silne promieniowanie ze strony gwiazdy oraz historia formowania się tej planety sprawiają, że klimat na niej panujący może znacznie się różnić od tego panującego na Ziemi.

Odkrycie stanowi dopiero wstęp do rozległych obserwacji prowadzonych za pomocą aktualnie dostępnych instrumentów, jak i następnej generacji potężnych teleskopów takich jak np. E-ELT. Proxima b będzie stanowiła główny cel naukowców poszukujących śladów życia we Wszechświecie.  Układ Alfa Centauri jest także głównym celem pierwszej próby wysłania sondy do innej gwiazdy w ramach projektu StarShot.

Guillem Anglada-Escude podsumowuje: „Odkryto już wiele egzoplanet, i jeszcze wiele czeka na odkrycie, jednak poszukiwanie najbliższego Ziemi analoga naszej planety, i to poszukiwanie uwieńczone sukcesem, było dla nas wszystkich życiowym sukcesem. Historie wielu ludzi wplecione są w to odkrycie. Uzyskane przez nas wyniki są naszym dla nich hołdem. Teraz czas rozpocząć poszukiwanie życia na Proxima b…”

Źródło: ESO