автор: Лиза Кальтенеггер
Они могли бы быть такими. И я не говорю о странных соседях в конце вашей улицы. Летом 2021 года ученые определили 1715 звезд в окрестностях нашей Солнечной системы, которые могли быть видны Земле за последние 5000 лет. В завораживающем гравитационном танце звезд эти звезды оказались как раз в том месте, где можно было заметить Землю. Это потому, что наша бледно-голубая точка частично заслоняет от них солнечный свет. Именно так мы находим большинство экзопланет, вращающихся вокруг других звезд. Мы замечаем временное потускнение света их звезды.
Идеальное космическое место для наблюдения за Землей с ее любопытными существами встречается довольно редко. Но обладая примерно теми же технологиями, что и у нас, любой обычный любопытный инопланетянин на планетах, вращающихся вокруг одной из 1715 звезд, мог бы нас заметить.
Определили бы они нас как разумную жизнь? подробнее
Вы когда-нибудь чувствовали, что за вами кто-тонаблюдает? Возможно. И я говорю не о странных соседях в конце вашей улицы. Этим летом в Институте Карла Сагана при Корнеллском университете и Американском музее естественной истории в Нью-Йорке мы с коллегой Джеки Фаэрти идентифицировали 1715 звёзд в нашем солнечном окружении, которые могли бы видеть Землю в течение последних 5000 лет. 1 В завораживающем гравитационном танце звёзд эти звёзды оказались как раз в нужном месте, чтобы увидеть Землю. Это потому, что наша бледно-голубая точка закрывает часть солнечного света от их поля зрения. Именно так мы находим большинство экзопланет, вращающихся вокруг других звёзд. Мы замечаем временное ослабление света их звезд.
Идеальное космическое место перед Землей, с её любопытными существами, встречается довольно редко. Но, обладая примерно такими же технологиями, как у нас, любые любопытные инопланетяне на планетах, вращающихся вокруг одной из 1715 звёзд, могли бы нас заметить. Смогли бы они идентифицировать нас как разумную жизнь?
Все мы каждую ночь наблюдаем динамику космоса. Звёзды восходят и заходят, включая наше Солнце, потому что Земля вращается среди богатого звёздного ковра. Наше ночное небо меняется в течение года, потому что Земля движется по орбите вокруг Солнца. Мы видим звёзды только ночью, когда Солнце не затмевает их. Двигаясь вокруг Солнца, мы видим самые яркие звёзды только в направлении против Солнца. Таким образом, в разные времена года мы видим разные звёзды.
Дискуссия переходит к вопросу: «Можно ли считать жизнь на Земле высокоразвитой?»
Если бы мы могли наблюдать тысячи лет, мы могли бы наблюдать за динамичным танцем космоса, разворачивающимся на нашем ночном небе. Но, с другой стороны, мы можем использовать новейшие данные миссии GAIA Европейского космического агентства и компьютеры, чтобы перемотать время перед нашими глазами, и десятилетия пролетят за считанные минуты. Хотя мы видим лишь свет звёзд, мы уже знаем, что более 4500 из них не одиноки. Они являются домом для экзопланет. Несколько тысяч дополнительных сигналов указывают на ещё больше новых миров на нашем космическом горизонте.
Астрономы обнаружили большинство этих экзопланет за последние два десятилетия благодаря временному ослаблению блеска их звёзд, когда планета случайно пересекала наш луч зрения, вращаясь вокруг своей звезды. Планета временно закрывает часть горячей звезды и её свет от нашего поля зрения. Телескопы на Земле и в космосе, включая миссии НАСА «Кеплер» и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), обнаружили тысячи экзопланет, зафиксировав это ослабление блеска, которое повторяется с точностью часового механизма.
Время между затемнениями показывает, сколько времени планете нужно, чтобы совершить один оборот вокруг своей звезды. Это позволяет нам определить, насколько далеко экзопланета находится от своей горячей центральной звезды. Большинство известных экзопланет представляют собой раскалённые газовые шары. Мы можем определить, когда планеты вращаются ближе к центральной звезде, чем другие, потому что им требуется меньше времени, чтобы совершить один оборот вокруг неё; мы также обнаруживаем, что такие планеты вращаются быстрее, чем более холодные, расположенные дальше. Но около трёх десятков этих экзопланет уже достаточно холодные. Они вращаются на нужном расстоянии от своих звёзд, где не слишком жарко и не слишком холодно. Температура поверхности может позволить рекам и океанам блестеть на поверхности этих планет в так называемой обитаемой зоне.
Эта точка обзора — чтобы увидеть, как планета закрывает собой часть раскаленной поверхности звезды, — особенная. Расположение планеты и нас должно быть идеальным. Таким образом, эти тысячи известных экзопланет — лишь вершина айсберга экзопланет. Те, которые мы можем заметить легче всего, намекают на большинство, ожидающих своего открытия.
Но что, если изменить точку обзора? Если бы кто-то там наблюдал, какие звёзды находятся в идеальном месте, чтобы нас заметить?
Наши возможности наблюдения были расширены благодаря миссии Gaia Европейского космического агентства. Запущенный в 2013 году, космический аппарат Gaia составляет карту движения звезд вокруг центра нашей галактики, Млечного Пути. Агентство стремится исследовать 1 процент из 100 миллиардов звезд галактики. Он создал лучший каталог звезд в нашем окружении в пределах 326 световых лет от Солнца. Менее 1 процента из 331 312 каталогизированных объектов — звезд, коричневых карликов и звездных трупов — находятся в нужном месте, чтобы увидеть Землю как транзитную экзопланету. Эта особая точка обзора доступна только тем объектам, которые находятся близко к плоскости земной орбиты. Примерно 1400 звезд в настоящее время находятся в нужном месте, чтобы увидеть Землю как транзитную экзопланету.
Миссия НАСА «Кеплер» более трёх лет наблюдала примерно за 150 000 звёзд на расстоянии около 1000 световых лет от нас. Эти 150 000 звёзд занимают лишь небольшую часть неба. Целью миссии было оценить, сколько звёзд имеют экзопланеты. Ответ впечатляет. У каждой второй звезды есть как минимум одна планета, большая или маленькая, а примерно у каждой четвёртой звезды есть планета в зоне Златовласки. Эти результаты вселяют осторожный оптимизм в отношении наших шансов не быть единственной формой жизни в космосе. Это также означает, что около 500 экзопланет в обитаемой зоне должны быть в нашем списке, ожидая своего открытия.
Три системы, в которых находятся планеты в обитаемой зоне транзитной зоны Земли, достаточно близки для обнаружения радиоволн с Земли. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света, они пока что омыли лишь более 75 звёзд из нашего списка. Эти звёзды находятся в пределах 100 световых лет от Земли, поскольку свету потребовалось 100 лет, чтобы дойти до них с момента начала утечки радиосигналов с Земли.
Ross 128b, экзопланета, находящаяся всего в 11 световых годах от нас, могла видеть, как Земля закрывает солнечный свет, около 3000 лет назад. Но она потеряла этот обзор примерно 900 лет назад. Другая экзопланета, Teegarden’s Star b, которая немного тяжелее Земли и вращается вокруг красного солнца, находится примерно в 12,5 световых годах от нас и начнёт наблюдать прохождение Земли через диск Солнца через 29 лет. А захватывающая система Trappist-1 с семью планетами размером с Землю, находящимися на расстоянии 40 световых лет, сможет увидеть Землю как проходящее тело, но только примерно через 1600 лет.
С запуском космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) в конце этого года у нас будет достаточно большой телескоп, чтобы собирать свет с небольших близких экзопланет, которые могут быть похожи на нашу. Особое сочетание кислорода и метана идентифицировало Землю как живую планету около 2 миллиардов лет. Это сочетание газов — то, что мы будем искать в атмосфере других миров. Это исследование экзопланет будет на грани наших технологических возможностей, но это станет возможным впервые. Будущие технологии должны быть способны характеризовать экзопланеты, а не только в транзите. Но на данный момент телескопы, такие как JWST, собирают только достаточно света из атмосферы близких транзитных миров, чтобы исследовать их, что позволяет нам задаться вопросом, могут ли номинальные любопытные астрономы в инопланетных мирах тоже наблюдать за нами. Конечно, инопланетяне нас пока не посещали, и мы не нашли от них никаких космических посланий. Может быть, это потому, что мы уникальны? Неужели другие цивилизации сами себя уничтожили? Или мы им просто неинтересны?
На курсе «Введение в астрономию» в Корнелле я спрашиваю студентов, хотели бы они связаться или посетить экзопланету, которая на 5000 лет моложе Земли или на 5000 лет старше. Они неизменно выбирают более старую планету и её потенциально более развитую жизнь. Более «развитую», чем наша. В ходе наших обсуждений концепция развитой жизни неизменно возвращается к нам. Будет ли жизнь на Земле считаться разумной для любого наблюдателя?
В конце концов, мы используем радиоволны всего около 100 лет, так что эти волны прошли всего 100 световых лет. Мы уже ступили на Луну, но пока не продвинулись дальше и только начинаем думать о межзвёздных путешествиях. Так что наш послужной список в области межзвёздных путешествий крайне скуден.
Инопланетный астроном, вероятно, увидел бы нашу атмосферу. Если бы он наблюдал за нами какое-то время, то увидел бы, что мы разрушили наш озоновый слой, но нам также удалось его восстановить. Так что, возможно, мы бы заработали балл по их шкале интеллекта. Сейчас, конечно, они видят, что наша атмосфера насыщается углекислым газом и пока не показывает признаков снижения концентрации. Но, возможно, каждая цивилизация проходит через это, каждая цивилизация почти уничтожает свою среду обитания, прежде чем находит способ спастись от самой себя. Если где-то там, с 2043 звезд по соседству с нашей Солнцем, за нами наблюдают инопланетяне, я надеюсь, что они также болеют за нас.
Лиза Кальтенеггер — основатель и директор Института Карла Сагана при Корнеллском университете, доцент астрономии. Она — ведущий эксперт в области моделирования потенциально обитаемых миров и их спектральных характеристик, которые можно будет обнаружить с помощью телескопов следующего поколения. Она работала, в частности, в Консультативном комитете по астрономии и астрофизике Национального научного фонда (AAAC) и в старшем комитете по обзору действующих миссий в NASA . Она является членом научной группы миссии TESS NASA , а также инструмента NIRISS на космическом телескопе Джеймса Уэбба . Астероид Kaltenegger7734 назван в ее честь. Twitter: @KalteneggerLisa и @CSInst.
Ссылки
1. Кальтенеггер, Л. и Фаэрти, Дж. К. Прошлые, настоящие и будущие звёзды, которые могут видеть Землю как транзитную экзопланету. Nature 594 , 505-507 (2021).
Главное изображение: вид Земли и Солнца с высоты в тысячи миль над нашей планетой. Звёзды расположены так, что видно, как Земля движется вокруг Солнца, а Млечный Путь виден слева. Источник: Open Space/ © AMNH