Lodowata superziemia. Wygląda jak nasza, choć to pułapka
Naukowcy znaleźli kandydatkę na planetę, która pod wieloma względami przypomina Ziemię: ma zbliżony rozmiar, krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca i potrzebuje mniej więcej roku na jedno okrążenie. Brzmi jak idealny drugi dom, gdyby nie jeden szczegół.
HD 137010 b to kandydatka na egzoplanetę, czyli planetę krążącą wokół innej gwiazdy niż Słońce. Jej gwiazdę (HD 137010) dzielą od nas około 146 lat świetlnych. To tzw. karzeł typu K: gwiazda bardzo podobna do Słońca, ale chłodniejsza i świecąca słabiej.
W danych z misji Kepler/K2 naukowcy zauważyli charakterystyczne, delikatne przygaszenie jasności tej gwiazdy. To efekt tranzytu, czyli momentu, w którym planeta przechodzi na tle tarczy gwiazdy i zasłania jej ułamek światła. Ten spadek jasności trwał około 10 godz.
Z takiego kosmicznego mrugnięcia da się wyciągnąć zaskakująco dużo informacji. Głębokość i długość tranzytu pozwalają oszacować rozmiar planety i prędkość jej ruchu. Z tych liczb wynika, że HD 137010 b jest tylko trochę większa od Ziemi i krąży po orbicie o rozmiarze bardzo zbliżonym do naszej. Innymi słowy: rozmiar, typ gwiazdy i długość roku wpisują się w intuicyjne wyobrażenie drugiej Ziemi.
Diabeł, jak zwykle w astronomii, kryje się jednak w szczegółach – a konkretnie w tym, ile energii gwiazda faktycznie dostarcza temu światu.
Strefa życia, która w praktyce przypomina zamrażarkę
Wokół każdej gwiazdy da się wyznaczyć strefę zamieszkiwalną, czyli przedział odległości, w którym przy sprzyjającej atmosferze woda na powierzchni planety może występować w stanie ciekłym. Zbyt blisko gwiazdy woda wrze i wyparowuje, zbyt daleko zastyga w lód.
HD 137010 b prawdopodobnie znajduje się na zewnętrznym skraju takiej strefy. Problem w tym, że sama gwiazda jest wyraźnie chłodniejsza i ciemniejsza od Słońca. Przy podobnej odległości planeta dostaje więc mniej niż 1/3 energii, jaką otrzymuje Ziemia.
Proste modele bilansu energetycznego prowadzą do średniej temperatury rzędu -90 st. C, a bardziej ostrożne szacunki mówią o okolicach -68 st. C. Dla porównania, średnia temperatura na Marsie to około -65 st. C. Bez atmosfery działającej jak koc termiczny taki świat byłby raczej wielką lodową pustynią niż błękitną planetą z oceanami.
Tu jednak wchodzi do gry efekt cieplarniany. Gdyby HD 137010 b otaczała gęsta atmosfera bogata w gazy zatrzymujące ciepło, np. z dużą zawartością dwutlenku węgla, sytuacja mogłaby wyglądać zupełnie inaczej. Warstwa gazu potrafi bardzo skutecznie podnosić temperaturę powierzchni, co widać choćby na Ziemi i w ekstremalnej wersji na Wenus.
Autorzy badania, korzystając z modeli klimatycznych, wyliczyli prawdopodobieństwa dla różnych scenariuszy. Planeta ma mniej więcej 40 proc. szans, by mieścić się w konserwatywnie zdefiniowanej strefie nadającej się do życia i około 51 proc. w szerszej, optymistycznej definicji. Oznacza to, że przyszłość tej superziemi rozstrzyga się w jej atmosferze, o której na razie nie wiemy nic.
Jedno przygaszenie gwiazdy i ocean pytań
Większość znanych nam egzoplanet potwierdzamy, obserwując wiele tranzytów z rzędu. Jeśli planeta krąży blisko gwiazdy, np. w kilka dni, w czasie jednej kampanii obserwacyjnej można zarejestrować dziesiątki takich przejść. Wtedy łatwo upewnić się, że to regularny sygnał, a nie przypadkowa fluktuacja.
W przypadku HD 137010 b sprawa jest znacznie trudniejsza. Orbita zbliżona do ziemskiej oznacza, że tranzyt zdarza się mniej więcej raz na rok. Kepler uchwycił tylko jedno takie zjawisko – pojedynczy cień przesuwający się po tarczy gwiazdy.
Przeczytaj także:
Mimo to, dzięki bardzo dobrej jakości danych, badaczom udało się z dużą precyzją zmierzyć parametry tego przejścia. Z czasowego przebiegu tranzytu i z modeli systemu gwiazda-planeta wyciągnęli szacunkową długość roku i rozmiar świata. Dopóki jednak nie zobaczymy kolejnych powtórzeń, planeta pozostanie kandydatką, a nie w pełni potwierdzonym obiektem.
Szansa na taki powrót wciąż istnieje. Następcy Keplera – teleskop TESS i europejski satelita CHEOPS – również obserwują gwiazdy metodą tranzytów. Jeśli któryś z nich trafi w HD 137010 w odpowiednim momencie, uda się złapać kolejne przejście i zamknąć sprawę definitywnie.
