Далеко собрались? Китайские астрономы запускают амбициозную миссию по поиску новой Земли

В 2009 году NASA запустила космический телескоп Кеплер — это была первая попытка обнаружить новую Землю в нашей галактике. Несмотря на то, что с помощью обсерватории ученым удалось обнаружить более 2600 экзопланет (а всего в нашем каталоге насчитывается уже более 5000), со своей главной целью проект не справился: среди тысяч новых экзопланет ученые не нашли ни одной такой, которая была бы похожа на Землю и вращалась бы вокруг звезды, похожей на Солнце.

Отчасти это связано со сложностью подобных поисков.

Во-первых, солнцеподобные звезды излучали больше космического шума, чем ожидалось, что усложняло наблюдения.

Во-вторых, Земля на самом деле — это достаточно небольшая планета, если рассматривать масштабы Вселенной. Обнаружить сигнал от таких небольших планет, когда их звезды в миллионы раз массивнее и ярче, достаточно непросто.

В-третьих, чтобы подтвердить, что экзопланета похожа на Землю, исследователям необходимо изучить ее орбиту, а также период вращения вокруг звезды. Проблема в том, что для определения орбитального периода ученым нужно проследить за тремя транзитами планеты — то есть ученые должны трижды зафиксировать, как планета проходит возле звезды, чтобы понять, сколько на ней длится год. Часто сбор таких данных занимает несколько лет, ведь экзопланета может делать полный оборот вокруг своей звезды более чем за год.

Челси Хуанг, астрофизик из Университета Южного Квинсленда в Тувумбе, отмечает, что у Кеплера были все шансы обнаружить новую Землю, однако уже через год после запуска часть его инструментов вышла из строя, из-за чего телескоп не мог следить за одним участком неба в течении длительного периода времени. Это сделало поиски землеподобных планет практически невозможными.

Сейчас Хуанг работает над запуском проекта Земля 2.0 — китайской космической миссией, запуск которой запланирован на 2026 год. Это первый космический проект Китая, направленный на поиск экзопланет, и его цель — сделать то, что не удалось Кеплеру: найти новую Землю.

Работать над этим будет большая команда из почти 300 ученых из более чем 40 университетов. Кроме того, по словам Цзяня Гэ, ведущего исследователя миссии, они открыты к сотрудничеству, ведь данных будет очень много, и на их обработку поребуется много времени и сил.

Главные отличия проекта Земля 2.0 от Кеплера — это наличие инструментов, которые помогут справиться с космическим шумом, а также «глаза» миссии.

Вместо одного большого космического телескопа, зонд будет нести семь небольших 30-сантиметровых телескопов, которые буду направлены на ту же область неба, что и Кеплер.

Шесть из них будут искать экзопланеты привычным для науки способом — транзитным методом, то есть изучая изменения яркости звезды, когда перед ней проходит планета.

Седьмой телескоп будет предназначен для изучения событий микролинзирования, когда гравитационно мощный объект усиливает свет, исходящий от далеких звезд позади него. Изучая этот «усиленный» свет, астрономы могут выяснить, двигается ли вокруг звезды какая-то удаленная планета вроде Нептуна в Солнечной системе. Подробнее о том, как работает микролинзирование можете почитать в этом материале.

Проект направлен на то, чтобы понять, насколько в нашей галактике распространены землеподобные планеты, вращающиеся вокруг солнцеподобных звезд; кроме того, ученые хотят лучше понять, как формируются и эволюционируют такие планеты. Однако исследователей интересует не только поиск новой Земли, как может показаться из названия миссии.

Также они хотят понять происхождения планет-бродяг — то есть планет, которые не вращаются вокруг определенной звезды. Мы до сих пор не понимаем механизм их формирования и почему у них нет космического дома — возможно, нечто вытолкнуло их из родной звездной системы, а возможно у них никогда не было своей звезды, и они всю свою жизнь слоняются во мраке межзвездного пространства. Из-за сложности их обнаружения, ученые даже не представляют, сколько их может существовать.

Второстепенные исследовательские цели проекта включают в себя наблюдение за астероидами и кометами в нашей Солнечной Системе, а также изучение эволюции Млечного Пути. Кроме того, миссия будет искать другие экзопланеты — не только те, которые похожи на Землю.

Ученые утверждают, что их спутник будет в 10−15 раз мощнее, чем космический телеско Кеплер. Моделирование показало, что миссия может обнаружить около 29 тыс. новых экзопланет; 4900 из них будут размером с Землю, а 10−20 из них будут явными кандидатами на звание настоящей Земли 2.0.

Китайские ученые рассчитывают отправить свой зонд во вторую точку Лагранжа (L2) — место в 1,5 млн км от нашей планеты, где его будут удерживать гравитационные силы Земли и Солнца. L2 — достаточно популярное место для размещения космических обсерваторий; например, там же находится космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Ученые рассчитывают, что миссия проработает около четырех лет.

Открытие новой Земли станет одним из важнейших открытий в истории астрономии. Китайские ученые настроены оптимистично — они уверены, что их миссия произведет революцию. Так или иначе, в ближайшие годы у астрономов и планетологов будет много работы — каждый день спутник Земля 2.0 будет отправлять нам около 170 Гб данных, которые нужно будет расшифровывать. Кроме того, исследователям нужно будет пристально изучать каждую экзопланету, похожую на Землю, чтобы понять состав их атмосферы, существует ли там вода, тектоника плит, биомаркеры и многое другое, что делает Землю Землей.