Эта Кассиопеи: Звёздный дуэт, лишённый гигантов, но полный надежд на жизнь

Близкая к нам двойная звёздная система, похоже, обделена планетами-гигантами, но учёные полагают, что она всё же может оказаться перспективным местом для поисков жизни.

Система Эты Кассиопеи, расположенная всего в 19 световых годах от Земли, может стать одной из главных целей в охоте за обитаемыми экзопланетами. Согласно недавнему исследованию, проведённому астрономом Калифорнийского университета в Риверсайде Стивеном Кейном и его коллегами, в этой системе, вероятно, нет никаких планет-гигантов. Учёные смоделировали орбитальную динамику системы и пришли к выводу, что планет на расстоянии свыше 8 астрономических единиц от главной звезды там попросту не существует.

Однако небольшие, похожие на Землю планеты всё ещё могут скрываться в обитаемой зоне главной звезды, в ожидании, когда астрономы обратят на них свой взор.

Безлюдные космические окраины

Для земного наблюдателя Эта Кассиопеи — это всего лишь яркая точка на ночном небе. Но в реальности это две звезды, связанные гравитацией в бесконечном орбитальном вальсе, облетающие общий центр масс раз в 472 года. Более крупная из пары — звезда G-типа, чуть массивнее нашего Солнца, а её меньший компаньон — звезда K-типа, чья масса составляет лишь 57% солнечной.

Недавние данные миссии Gaia Европейского космического агентства предоставили астрономам гораздо более точные измерения масс и орбит этих двух звёзд. Кейн и его команда использовали эти данные, дополненные новыми наблюдениями с высокоточного спектрометра обсерватории Кека, чтобы создать компьютерную модель системы.

Оказалось, что внешние регионы этой звёздной системы, скорее всего, пусты. Моделирование показало, что гипотетические планеты на орбитах дальше 8 а.е. от главной звезды оказываются чрезвычайно уязвимы к гравитационным «толчкам» и «тягу» со стороны второй звезды, Эты Кассиопеи B. Это обрекает их на крайне нестабильные орбиты. В симуляциях все такие внешние миры в конце концов вышвыривало из системы, обрекая на жизнь в качестве одиноких планет-сирот, что и оставило внешние пределы Эты Кассиопеи зловеще пустынными.

«Внутри 8 а.е. ситуация сложнее», — отмечают исследователи в своей работе.

Массивная Эта Кассиопеи B оказывает влияние даже вблизи своей более крупной соседки. Некоторые из смоделированных планет, оказавшись даже на орбите, схожей с марсианской, были вытолкнуты на длинные, вытянутые эллиптические орбиты. Несмотря на это, большинство планет в обитаемой зоне главной звезды в итоге выходили на стабильные орбиты (даже если те и были эксцентричными, что могло бы вызывать на поверхности этих планеты дикие сезонные колебания). Это рождает интригующую возможность: у реальной Эты Кассиопеи A могут существовать землеподобные миры, вращающиеся как раз в зоне, благоприятной для жизни.

Сложно, но не невозможно

Одна из причин, делающих Эту Кассиопеи столь интересной для будущих поисков, — это полное отсутствие в системе планет-гигантов. Согласно исследованию, там нет аналогов Урана или Нептуна на окраинах и нет «горячих юпитеров», стремительно несущихся у самой звезды. В своих симуляциях команда проверила, смогли бы современные телескопы detectить такие планеты методом радиальных скоростей, который фиксирует «покачивания» звезды под гравитационным влиянием планеты.

Оказалось, что если бы гиганты и существовали в пределах 8 а.е., астрономы уже заметили бы их след в спектре звезды. А поскольку за пределами этой зоны ни одна планета не может пережить постоянно меняющуюся гравитацию двойной системы, вывод однозначен: система полностью лишена гигантов.

И это, как ни парадоксально, — хорошая новость для потенциальной жизни. Орбиты гипотетических гигантов в такой системе были бы столь же эксцентричны, как у комет в нашей Солнечной системе. Представьте газового гиганта, врывающегося во внутреннюю часть системы каждые несколько десятилетий или столетий — это стал бы кошмаром для небольших каменистых планет, пытающихся сохранить стабильность. Как образно выражаются авторы, это «эффективно исключило бы такие системы из числа жизнеспособных целей для поиска землеподобных планет в обитаемой зоне».

Нет никакой гарантии, что Эта Кассиопеи приютила у себя хоть одну потенциально обитаемую планету, или вообще какие-либо планеты. Однако работа Кейна и его коллег убедительно доказывает, что эта система заслуживает пристального внимания с помощью таких будущих инструментов, как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) Европейской Южной обсерватории. Прямо сейчас астрономы как раз составляют список приоритетных целей, где новые, более мощные телескопы смогут получить прямые изображения далёких миров. И если Кейн и его команда правы, Эта Кассиопеи вполне может оказаться в этом списке — тихим, но многообещающим звёздным дуэтом, в котором стоит искать новые Земли.

Исследование было опубликовано в октябре в журнале The Astronomical Journal.