Blisko nas może istnieć druga Ziemia

Gwiazda najbliższa względem Układu Słonecznego - Proxima Centauri - posiada planetę o masie Ziemi, na której w dodatku może występować woda w stanie ciekłym - odkrył zespół naukowców, w skład którego wchodzi również polski astronom z Uniwersytetu Warszawskiego.

Odkrycie zostało oficjalnie ogłoszone w środę przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) i kilka innych instytucji naukowych. W czwartek ukazał się najnowszy numer czasopisma naukowego "Nature" z publikacją przedstawiającą wyniki badań prowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców.

- Moim zdaniem odkrycie można uznać za zakończenie pewnego etapu poszukiwania planet pozasłonecznych. Już nie odkryje się bliższej Układowi Słonecznemu planety o podstawowych parametrach podobnych do Ziemi - skomentował dla PAP dr hab. Marcin Kiraga z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, który jest współautorem publikacji w "Nature".

Od najbliższej planety spoza Układu Słonecznego, którą nazwano Proxima b, dzielą nas nieco ponad cztery lata świetlne. Wydaje się to niewiele wobec rozmiarów Drogi Mlecznej (rzędu 100 tysięcy lat świetlnych), ale w rzeczywistości to gigantyczna odległość dla sond kosmicznych - te, które doleciały najdalej znajdują się dopiero na etapie opuszczania Układu Słonecznego, a dotarcie w pobliże Proximy Centauri zajęłoby im tysiące lat.

Odkrycia planety dokonano w ramach kampanii obserwacyjnej Pale Red Dot, której nazwę można przetłumaczyć jako "bladoczerwona kropka". Nazwa nawiązuje do określenia Ziemi jako "błękitnej kropki" (ang. pale blue dot), którego użył kiedyś znany amerykański astronom Carl Sagan. Kampania trwała od stycznia do kwietnia 2016 r. Obserwacjom towarzyszyła specjalna strona internetowa z raportami z przebiegu kampanii i artykułami popularnonaukowymi, a także informacje na bieżąco w mediach społecznościowych.

Podstawą kampanii obserwacyjnej były badania za pomocą spektrografu HARPS na 3,6-metrowym teleskopie ESO w Obserwatorium La Silla w Chile. Ten należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) instrument jest jednym z najdokładniejszych spektrografów na świecie, znanym z odkryć wielu planet pozasłonecznych. W analizie danych posłużono się także obserwacjami dokonanymi w innych obserwatoriach oraz danymi archiwalnymi z wielu lat wstecz, aż do 2000 roku.

Proxima Centauri jako gwiazda różni się od Słońca. Jest chłodną gwiazdą, tzw. czerwonym karłem. Jej średnica i masa wynoszą trochę ponad 10 procent rozmiarów i masy Słońca. Nie widać jej na niebie gołym okiem. Jest związana z układem podwójnym gwiazd Alfa Centauri A i Alfa Centauri B (który z kolei łatwo dostrzec na niebie półkuli południowej), przy czym z całej trójki to Proxima Centauri znajduje się najbliżej Układu Słonecznego.

O istnieniu w jej pobliżu planety wywnioskowano na podstawie pomiarów prędkości radialnych - niewielkich ruchów gwiazdy spowodowanych oddziaływaniem grawitacyjnym planety. Obecność planety powoduje, że gwiazda regularnie zbliża się i oddala od Ziemi. Tempo tego ruchu w przypadku Proximy Centauri wynosi około 5 km/s, czyli tyle ile typowy krok spacerowy człowieka. Przesunięcia linii w widmie gwiazdy spowodowane tym ruchem wykazują, że okres orbitalny planety wynosi 11,2 dnia, a dokładna analiza danych sugeruje, że planeta ma masę co najmniej 1,3 masy Ziemi.

Planeta znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy, zaledwie 7 milionów kilometrów od niej, czyli 5 proc. dystansu Ziemia-Słońce. Dzięki temu, że gwiazda jest znacznie słabsza niż Słońce, orbita planety przebiega w tzw. "strefie życia", określanej też jako ekosfera, ekostrefa, albo strefa nadająca się do zamieszkania. Jest to obszar wokół gwiazdy, w którym panuje temperatura umożliwiająca występowanie na powierzchni planety wody w stanie ciekłym.

- Jeżeli byśmy zmierzyli strumień energii promieniowania dochodzącego od gwiazdy do planety, to plasuje się on pomiędzy Ziemią a Marsem. Mniej więcej 65 proc. tego co dochodzi do Ziemi i jakieś półtora raza więcej niż do Marsa. Więc w punkcie przysłonecznym na planecie mogłaby hipotetycznie istnieć woda w stanie ciekłym, ale jest to dość daleko idące przypuszczenie, bowiem trzeba zdać sobie sprawę, że aby na planecie mogła występować woda w formie ciekłej, to planeta musi mieć atmosferę - powiedział PAP dr Kiraga.

Na wcześniejszym etapie badań, tj. około dwa lata temu, zajmował się on analizą danych fotometrycznych dotyczących zmian jasności gwiazdy Proxima Centauri. Było potrzebne, aby wykluczyć inne przyczyny obserwowanych zmian, związane bezpośrednio z samą gwiazdą.

- Istnienie planety wokół Proximy Centauri wydaje się bardzo prawdopodobne, jest najlepszą hipotezą wyjaśniającą uzyskane wyniki. Przeprowadzone obserwacje nie stwierdziły żadnych innych przyczyn, z powodu których mogłyby zachodzić zmiany prędkości radialnych. Tymi innymi przyczynami mogłyby być zmiany fotometryczne (w jasności gwiazdy) z okresem 11 dni albo zmiany w kształtach linii widmowych, związane z procesami zachodzącymi na samej gwieździe, ale nic takiego nie występuje - wyjaśnił dr Kiraga.

Naukowiec dodał, iż niewątpliwym potwierdzeniem istnienia planety byłoby zaobserwowanie jej tranzytu, czyli przejścia przed gwiazdą. Ale ze względu na rozmiary gwiazdy i orbity wydaje się mało prawdopodobne, abyśmy mogli obserwować z Ziemi taki tranzyt. - Na pewno jednak będą prowadzone dalsze próby obserwacji takiego zjawiska - zapewnił.

Polski astronom wskazał, że w porównaniu z wcześniejszymi doniesieniami dotyczącymi planety wokół gwiazdy Alfa Centauri B (istnienie tej planety zaczęto podawać w wątpliwość jakiś czas po ogłoszeniu odkrycia - PAP), w przypadku Proximy Centauri przesłanki są dużo mocniejsze. Jak wyjaśnił, zmienność blasku gwiazdy jest widoczna najbardziej w okresie 83 dni i jest interpretowana jako związana z rotacją gwiazdy, natomiast w obserwacjach fotometrycznych nie ma widocznego okresu 11 dni, takiego jak w obserwacjach spektroskopowych. - Na dodatek sygnał spektroskopowy jest widoczny za pomocą różnych urządzeń i stały w czasie. Czyli jest sygnałem, który wszyscy chcieli znaleźć - tłumaczył naukowiec.

Kwestia, czy w układzie może istnieć więcej niż jedna planeta pozostaje obecnie bez odpowiedzi. Wykluczenie lub odkrycie kolejnych planet wymaga dalszych obserwacji.

Mimo podobnej masy i obecności w strefie życia, na planecie mogą panować warunki znacząco różne niż na Ziemi. Wpływ na nie mogą mieć rozbłyski ultrafioletowe i rentgenowskie, które są znacznie intensywniejsze niż te, których Ziemia doświadcza od Słońca. Na dodatek efekty grawitacyjne mogły spowodować, że planeta jest zwrócona do gwiazdy stale jedną stroną, czyli na jednej półkuli panuje nieustanny dzień, a na drugiej ciągła noc.

Guillem Anglada-Escudé z Queen Mary University of London, kierujący zespołem badawczym, podsumowuje uzyskany wynik w następujący sposób: "Znaleziono już wiele egzoplanet i wiele więcej zostanie jeszcze odkrytych, ale poszukiwania najbardziej podobnej do Ziemi i kolejnych, to doświadczenie całego życia dla nas wszystkich. Wiele ludzkich historii i wysiłków doprowadziło do tego odkrycia. Wynik jest także hołdem dla nich. Poszukiwania życia na planecie Proxima b będą następne."

PAP - Nauka w Polsce