Lodowa „śnieżka” czy oceaniczny świat? Tajemnica HD 137010 b

Astronomowie planują budowę teleskopów, które w przyszłości mogłyby poszukiwać śladów życia na planetach krążących wokół innych gwiazd. Jedną z obiecujących kandydatek do takich badań jest niedawno opisana planeta HD 137010 b

Z badania opublikowanego w styczniu w The Astrophysical Journal Letters wynika, że HD 137010 b ma rozmiary zbliżone do Ziemi. Jej okres orbitalny – 355 dni – niemal pokrywa się z długością ziemskiego roku. Dodatkowo planeta krąży wokół stosunkowo jasnej gwiazdy oddalonej od nas o zaledwie 146 lat świetlnych.

„Kolejna znana planeta krążąca wokół gwiazdy podobnej do Słońca i znajdująca się w strefie nadającej się do zamieszkania, Kepler-186f, jest około cztery razy dalej” – mówiła dziennikowi The Guardian dr Chelsea Huang z University of Southern Queensland w Australii.

Choć astronomowie zaobserwowali HD 137010 b tylko jeden raz w 2017 r., korzystając z kosmicznego teleskopu Keplera szczegółowa analiza pozwoliła wykluczyć alternatywne wyjaśnienia zaobserwowanego sygnału, takie jak zakłócenia instrumentalne czy aktywność samej gwiazdy.

Bliźniaczka czy „śnieżka”?

Na tym jednak optymistyczne wiadomości się kończą. Gwiazda, wokół której krąży HD 137010 b, jest karłem typu K – obiektem chłodniejszym od Słońca o około tysiąc stopni Celsjusza. Choć jest ona jaśniejsza niż wiele innych karłów typu M, emituje wyraźnie mniej energii niż nasza gwiazda. W efekcie, mimo że planeta krąży wokół swojego słońca w odległości porównywalnej z ziemską, może otrzymywać nawet mniej energii niż Mars.

Umieszczałoby to HD 137010 b na zewnętrznej, chłodnej granicy tzw. strefy zamieszkiwalnej – obszaru wokół gwiazdy, w którym ilość docierającego promieniowania może pozwalać na istnienie ciekłej wody na powierzchni planety. Jeśli HD 137010 b nie posiada  gęstej atmosfery zdolnej skutecznie zatrzymywać ciepło, jej powierzchnia mogłaby być niemal całkowicie pokryta lodem. Astrofizycy określają takie światy mianem planet typu „śnieżka”. Oznacza to, że wody może być na nich dużo, lecz niemal wyłącznie w postaci lodu bez otwartych oceanów, jezior i rzek znanych z Ziemi.

Istnieje jednak również bardziej optymistyczny scenariusz. Analizy wskazują na około 40-procentowe prawdopodobieństwo, że HD 137010 b krąży nieco bliżej swojej gwiazdy, już wyraźnie wewnątrz strefy zamieszkiwalnej. Skąd tak duża niepewność? Nowoodkrytą planetę udało się zarejestrować tylko jeden raz, co utrudnia precyzyjne określenie jej orbity.

Planeta znaleziona przez ochotników

Misja Kepler, zakończona w 2018 r., monitorowała jasność ponad 150 tysięcy gwiazd, czekając na moment, w którym planeta przejdzie na tle tarczy swojej gwiazdy. Taki tranzyt powoduje niewielki, ale mierzalny spadek jasności, co pozwala określić istnienie planety oraz oszacować jej rozmiar. Zautomatyzowane algorytmy używane przez astronomów były jednak zaprogramowane tak, by wykrywać powtarzające się tranzyty. Pojedynczy sygnał – taki jak w przypadku HD 137010 b – został przez nie pominięty.

Pierwszą wskazówkę istnienia HD 137010 b dostrzegli naukowcy-ochotnicy biorący udział w projekcie Planet Hunters, który angażuje wolontariuszy w przeszukiwanie danych z teleskopów kosmicznych w poszukiwaniu sygnałów planet.

Alexander Venner z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka, główny autor badania, dołączył do projektu jeszcze jako licealista niemal dekadę temu. Gdy rozpoczął studia doktoranckie, wrócił do archiwalnych danych Planet Hunters w poszukiwaniu interesujących obiektów i natknął się właśnie na HD 137010 b.

Strefa zamieszkiwalna to nie obietnica życia

Pojęcie strefy zamieszkiwalnej bywa mylące. Oznacza ono jedynie taki zakres odległości od gwiazdy, w którym przy sprzyjających warunkach ciekła woda mogłaby utrzymać się na powierzchni planety. Nie mówi natomiast nic o tym, czy planeta rzeczywiście ma atmosferę, jaki jest jej skład ani czy potrafi ona skutecznie zatrzymywać ciepło. Sama obecność w tej strefie nie gwarantuje więc ani istnienia życia, ani nawet łagodnego klimatu.

Astronomowie odkryli dotąd ponad sześć tysięcy egzoplanet, jednak zdecydowana większość z nich to obiekty duże, bardzo gorące albo spełniające oba te warunki (takie planety najłatwiej wykryć). Spośród kilkudziesięciu znanych planet o rozmiarach zbliżonych do Ziemi, znajdujących się w strefie zamieszkiwalnej, większość krąży blisko karłów typu M. Są to gwiazdy słabe, lecz gwałtowne, emitujące silne promieniowanie wysokoenergetyczne, które – jak się przypuszcza – mogą z czasem pozbawiać planety atmosfery.

Kepler odkrył wprawdzie kilka skalistych planet w strefach zamieszkiwalnych spokojniejszych, bardziej słonecznych gwiazd, jednak obiekty te są zbyt odległe i zbyt słabe, by możliwe były szczegółowe obserwacje ich atmosfer, a tym bardziej poszukiwanie potencjalnych oznak życia.

W przypadku HD 137010 b sytuacja wygląda inaczej – przede wszystkim dzięki bliskości i jasności jej gwiazdy. Choć badacze nie wiedzą jeszcze dokładnie, kiedy nastąpi kolejny tranzyt planety, podkreślają, że byłaby ona idealnym celem dla przyszłych projektów obserwacyjnych, zaprojektowanych specjalnie z myślą o wykrywaniu planet jak Terra Hunting Experiment, który ma rozpocząć się w tym roku na Teleskopie Isaaca Newtona, czy orbitalny teleskop PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej, którego start planowany jest za około rok.

• aktualności
• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi