Astronaujiena. Egzoplaneta kaimynystėje – kada ten skrisime?

Užvakar pasaulį apskriejo žinia, kad mūsų kosminėje kaimynystėje, prie Kentauro Proksimos, aptikta planeta. Ir dar panaši į Žemę, ir gyvybinėje zonoje. Žodžiu tiesiog dovana įvairiems svajotojams fantastams, ir mokslininkams taip pat. Truputį pasigilinau į atradimą bei galimas implikacijas ir nusprendžiau pakomentuoti, kas ir kaip atrasta ir kas gi iš to. Ir, aišku, atsakyti į svarbų klausimą – kada nuskrisime į tą planetą ir ką ten rasime.

Galimas vaizdas iš naujosios planetos. Planetos žvaigždė – Kentauro Proksima, tolumoje matyti Kentauro Alfa A ir B. (c) ESO/M. Kornmesser

Pradėsiu nuo trupučio informacijos apie žvaigždę. Kentauro Proksima priklauso trinarei sistemai – ji sukasi aplink dvinarę Kentauro Alfą. Tiesa, atstumas nuo Proksimos iki kitų dviejų žvaigždžių yra apie 15 tūkstančių astronominių vienetų, o orbitos periodas – apie pusę milijono metų, taigi labai nesuklysime, laikydami Proksimą izoliuota žvaigžde. Esant prie jos, Kentauro Alfos A ir B žvaigždės atrodytų kaip dešimt kartų už Venerą ryškesni taškai nakties danguje.

Kentauro Proksima yra maža žvaigždė. Jos masė tesiekia 12% Saulės masės, spindulys – 14% Saulės spindulio. Paviršiaus temperatūra – 3000 kelvinų – bene dvigubai mažesnė, nei Saulės. Visa tai susideda į labai mažą šviesį: Proksima spinduliuoja beveik tūkstantį kartų mažiau energijos, nei Saulė (tiksliau sakant, apie 0,17%), o regimųjų spindulių ruože skleidžiama energija yra 20 tūkstančių kartų mažesnė, nei Saulės. Apskritai tokių žvaigždžių Galaktikoje yra labai daug, tad tyrinėti Kentauro Proksimą įdomu ne tik todėl, kad ji arti mūsų, bet ir todėl, kad žinios apie ją padeda suprasti daugybę kitų Paukščių Tako žvaigždžių.

Planetos paieškos. Kentauro Alfa ir Proksima stebimos jau daugybę metų. Ne nuolatos, tačiau kartais teleskopai į jas vis atsisuka. Du tokie teleskopai, abu esantys Europos pietinėje observatorijoje Čilėje, stebėjo ją ieškodami planetų. Spektrografu UVES planetų buvo ieškoma prie mažos masės žvaigždžių 2000-2008 metais, kitu spektrografu HARPS stebėjimai vykdyti epizodiškai nuo 2003-ųjų metų. Spektrografai – tai prietaisai, kurie matuoja žvaigždės spektrą; jei žvaigždė juda artyn arba tolyn nuo mūsų, jos spektre esančios linijos pasislenka atitinkamai į mėlynąją arba raudonąją spektro pusę – šiuos pokyčius spektrografai gali nustatyti. Ir UVES, ir HARPS yra labai jautrūs – esant geroms sąlygoms, gali užfiksuoti vos 1 m/s žvaigždės greičio pokyčius. Tokio jautrumo reikia, norint aptikti planetas.

Kaip spektrai parodo, kad prie žvaigždės yra planetų? Pačios planetos spektro aptikti tam nereikia – užtenka identifikuoti periodiškus žvaigždės judėjimo pokyčius. Jei žvaigždė turi planetų, tai ji su planetomis sukasi aplink bendrą masės centrą, kuris nesutampa su žvaigždės centru (pavyzdžiui, Jupiterio ir Saulės bendras masės centras yra netgi toliau nuo Saulės centro, nei pačios Saulės paviršius). Taigi žvaigždė kartais artėja mūsų link, o kartais – tolsta, ir toks svyravimas kartojasi periodiškai, o periodas atitinka planetos metus. Kentauro Proksimoje, išanalizavus 2000-2015 metų duomenis, aptiktas svyravimas, kurio periodas yra 11,2 dienos. Tačiau aptikimas nebuvo labai patikimas; dėl matavimo paklaidų ir galimų kitų efektų (pavyzdžiui, žvaigždės dėmių, apie kurias dar šiek tiek žemiau parašiau) egzistavo didesnė nei 0,1% tikimybė, kad aptiktas signalas iš tikro nėra planetos požymis. Tokia tikimybė astronomams pasirodė per didelė, taigi šiemet tuo pačiu HARPS spektroskopu atlikta ir daugiau stebėjimų, siekiant patikrinti, ar periodiškas signalas yra realus. Pridėjus naujus duomenis, signalas tik sustiprėjo, taigi rezultatai tapo pakankamai patikimi, kad būtų galima publikuoti, kas ir padaryta trečiadienį žurnale Nature.

Atradimo straipsnyje taip pat minima, kad duomenyse aptiktas ir kitas signalas, kurio periodas siekia apie 200 dienų. Tai gali būti dar viena planeta, tačiau dabartinių stebėjimų duomenų nepakanka, kad tą būtų galima teigti tvirtai.

Ką žinome apie planetą? Iš spektro poslinkių aptikus planetą – šis aptikimo būdas vadinamas radialinių greičių metodu, nes matuojamas žvaigždės greičio mūsų link kitimas – galima visai nemažai pasakyti apie jos savybes. Svyravimų periodas duoda planetos metų trukmę. Žinodami žvaigždės masę, iškart galime apskaičiuoti planetos orbitos spindulį. Svyravimų amplitudė duoda minimalią planetos masės vertę. Minimalią todėl, kad nežinome, ar planetos orbitą matome iš šono, ar pasvirusią – jei orbita pasvirusi, tuomet ir žvaigždės svyravimai vyksta ne tik mūsų link ar tolyn nuo mūsų, taigi jų amplitudė yra didesnė, nei išmatuota. Taigi, nustatyta, kad planetos metai trunka 11,2 Žemės paros, atstumas nuo žvaigždės iki planetos yra dvidešimt kartų mažesnis, nei nuo Saulės iki Žemės, o planetos masė yra bent 30% didesnė, nei Žemės. Kol kas nežinome, koks yra planetos spindulys, tačiau kitos panašios masės planetos visada yra uolinės, taigi ir čia galime tikėtis kažko panašaus.

Atstumas nuo žvaigždės iki planetos yra labai mažas. Saulės sistemoje net ir Merkurijus nuo Saulės nutolęs aštuonis kartus toliau, nei Proksimos planeta. Iš dalies toks atstumas nestebina – kuo arčiau planeta prie savo žvaigždės, tuo lengviau ją aptikti, taigi daugybė egzoplanetų yra aptikta labai arti savo žvaigždžių. Iš kitos pusės, kyla klausimas, kaip ta planeta ten atsirado – ar jau susiformavo prie pat žvaigždės, ar atmigravo iš toliau. Jeigu planeta susiformavo taip arti žvaigždės, tai jaunystėje joje turėjo būti labai karšta, kol žvaigždė dar traukėsi ir blėso (mažos masės žvaigždės taip elgiasi pirmus kelis šimtus milijonų metų). Visgi dabartinės žvaigždės spinduliuotės pakanka, kad formaliai planetos paviršiaus temperatūra būtų tik šiek tiek žemesnė, nei Žemės. Formaliai tai reiškia, kad planeta patenka į žvaigždės gyvybinę zoną – regioną, kuriame esančių planetų paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo.

Svarbu nepamiršti, kad buvimas gyvybinėje zonoje visai nereiškia, jog skysto vandens ten yra, ar netgi kad sąlygos tikrai yra tinkamos skystam vandeniui egzistuoti. Šis paradoksiškai skambantis teiginys tampa daug aiškesnis prisiminus, kad „gyvybinės zonos“ apibrėžime įvertinama tik žvaigždės spinduliuotė ir planetos atstumas nuo žvaigždės. Tačiau planetos paviršiaus sąlygoms įtaką daro jos atmosfera, žvaigždės ir planetos magnetiniai laukai, planetos sukimasis ir įvairūs kiti faktoriai. Juos visus įvertinti labai sudėtinga, ypač turint omeny, kad apie planetos atmosferą, pavyzdžiui, kol kas praktiškai nieko nežinome. Iš kitos pusės, galime gana pagrįstai teigti, kad taip arti žvaigždės esanti planeta yra potvyniškai prirakinta, t.y. į žvaigždę visada atsukta viena planetos pusė, taip kaip Mėnulis visą laiką atsisukęs viena puse į Žemę. Tokios planetos dieninėje pusėje temperatūra žymiai aukštesnė, nei naktinėje. Dar viena galima problema – net jei temperatūra planetoje ir tinkama skystam vandeniui, joje vandens gali tiesiog nebūti. Iki susiformuojant planetai, vanduo aplink žvaigždę galėjo egzistuoti tik kaip vandens garai arba kaip ledas. Arti žvaigždės visas ledas buvo išgaravęs, taigi negalėjo tapti planetos dalimi. Vadinasi tam, kad planetoje būtų vandens, ji turėjo susiformuoti pakankamai toli nuo žvaigždės arba būti bombarduojama kometų (panašiai, kaip Žemė, į kurią vanduo atkeliavo su kometomis ir asteroidais).

Vandens molekulių skaičius planetoje, jos atmosfera, sukimasis aplink savo ašį – visus šiuos faktorius iš principo įmanoma įvertinti, bet tik atliekant detalesnius stebėjimus. Kol kas įmanoma tik sumodeliuoti, kaip vystytųsi planetos paviršius ir ar jame būtų skysto vandens, priklausomai nuo įvairių šių faktorių verčių. Tą jau spėjo padaryti net kelios mokslininkų grupės – štai vienas straipsnis, štai kitas, štai trečias. Ir tai vos per dvi dienas nuo paskelbimo apie atradimą. Bendra išvada – skystas vanduo planetos paviršiuje egzistuoti gali, bet tam reikia palankių sąlygų.

Tinkamumas gyvybei. Jeigu planetoje ir yra skysto vandens, ar tai iškart reiškia, kad joje gali atsirasti ar egzistuoti gyvybė? Toli gražu. Vien skysto vandens gyvybei nepakanka. Didelę problemą tokioje žvaigždėje, kaip Kentauro Proksima, sukelia žvaigždės aktyvumas. Nors apskritai žvaigždė spinduliuoja beveik tūkstantį kartų mažiau energijos, nei Saulė, jos ultravioletinių ir rentgeno spindulių srautas yra panašus į mūsų žvaigždės. Tai reiškia, kad žvaigždės žybsniai yra panašiai dažni ir panašiai galingi, kaip ir Saulėje; bent vienas žinomas žybsnis, užfiksuotas 2004-aisiais, yra netgi galingesnis už galingiausią žinomą Saulės žybsnį. O planeta taigi gerokai arčiau! Proksimos rentgeno spinduliuotė, pasiekianti planetą, yra maždaug 400 kartų didesnė, nei atitinkama Saulės spinduliuotė Žemėje. Tokia spinduliuotė galbūt ir nesudegintų planetos atmosferos, bet energingi fotonai gali labai pažeisti bet kokias besiformuojančias sudėtingas struktūras – gyvybės pradmenis. Taigi tikėtis šioje planetoje gyvybės tikrai neverta.

Ar įmanoma būtų tokioje planetoje gyventi žmonėms, jei sugebėtume iki ten nuskristi? Turbūt kad taip – joje sąlygos neturėtų būti daug pavojingesnės, nei orbitoje arba Marso paviršiuje. Net ir didelis rentgeno spindulių srautas – išsprendžiama problema. Bent jau tikrai ne sudėtingesnė, nei pats skrydis į kitą žvaigždę.

Kelionė pas kaimynus. Labiau fantastinis, bet intriguojantis klausimas apie šią sistemą yra – ar mes ten nuskrisime, o jei nuskrisime, tai kada? Iš vienos pusės, turime pagrindo optimizmui – šį pavasarį paskelbta apie projektą Breakthrough Starshot, kuriuo ketinama į Kentauro Alfos (taigi ir Proksimos) sistemą nusiųsti mažyčių zondų. Jie būtų varomi didžiuliais lengvais veidrodžiais – šviesos burėmis – kurie leistų juos įgreitinti iki 20% šviesos greičio; taip kelionė iki kaimyninės žvaigždės truktų tik apie 20-30 metų. Projekto atstovai teigia, kad tokiam skrydžiui pasiruošti įmanoma per artimiausius 25 metus, taigi gali būti, kad po 50-60 metų sulauksime pirmų nuotraukų iš Kentauro Alfos sistemos. Kosminiais mastais tai – mažytis laiko tarpas. Ir netgi žmogiškais masteliais matuojant, perspektyva tikrai džiugina – daugelis mūsų dar sulauks to laiko. Aišku, projektas gali užsitęsti, gali kilti problemų, gali nepavykti pasiekti tokių greičių… bet per šimtą metų nedidelis zondas Kentauro Alfos sistemon nuvykti gali.

Žmonių kelionių į kitas žvaigždes, deja, reikės palaukti. Visų pirma, žmonių skrydžiams reikia gerokai didesnių erdvėlaivių, nei planuojami Breakthrough Starshot. Visų antra, kelių dešimtmečių kelionėje žmonėms reikės ne tik būti įgula, bet tiesiog gyventi – tai gali sukelti daugybę psichologinių problemų, apie kurias kol kas gal net nepagalvojome. Išbandyti žmonių gyvenimą tokiomis sąlygomis būtų sudėtinga ir iš techninės, ir iš etinės pusės – čia ne Marso misijos imitacija, uždarant grupę žmonių porai metų laboratorijoje https://en.wikipedia.org/wiki/MARS-500 http://hi-seas.org/. Be to, žmonės nepakeltų labai didelių pagreičių, taigi erdvėlaiviai turėtų būti įgreitinami palengva – šviečiant į juos iš Žemės prieigų tą padaryti irgi būtų sunku. Kiek reikės laukti, kol toks skrydis taps įmanomas – nežinia; yra teigiančių, kad taip nebus bent artimiausią tūkstantį metų. Iš kitos pusės, žmonija progresuoja nesuvokiamai sparčiai ir ateities prognozės beveik visada pasirodo esančios per daug konservatyvios (nors tenka pripažinti, kad būtent kosmoso kolonizavimas yra ta sritis, kurioje fantastai ir futuristai pasirodė pernelyg optimistai), taigi gali būti, kad žmonės Kentauro Proksimoje b apsilankys dar iki 3000-ųjų metų.

Laiqualasse

6 comments

    1. Ačiū, pataisiau. Dabar bijau, kad nebūčiau kur nors planetos su žvaigžde supainiojęs :)

      Merkurijus nėra visą laiką atsisukęs viena puse į Saulę, jis yra 3:2 rezonanse (trys dienos = du metai).

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *