Звезда Каптейна — это древний, возрастом чуть младше Вселенной космический объект, который находится совсем (по космическим меркам) рядом с нами. Расстояние до него оценивается в 12,75 светового года. Возраст звезды очень солиден. Астрономы считают, что ей не менее 11 миллиардов лет. То есть в два раза больше, чем возраст нашего Солнца! Но что самое интересное – учёные подозревают, что вокруг звезды Каптейна вращаются экзопланеты! За последние годы их присутствие то подтверждалось, то снова отрицалось. Но в итоге астрономы говорят – да. Они существуют.
Предполагается, что одна из экзопланет является так называемой «суперземлёй» (то есть планетой земного типа, более массивной, чем Земля), которая вращается внутри обитаемой зоны системы. И если эта планета существует (она получила имя Каптейн b), она является старейшей из известных потенциально обитаемых планет!
Быстрее всех
Звезда Каптейна (также известная как Gl 191 и HD 33793) получила своё имя в честь голландского астронома Якоба Корнелиуса Каптейна (1851-1922), который внёс её в каталог в 1898 году. Именно этот человек обнаружил, что у объекта самое высокое собственное движение среди всех известных тогда звёзд. Лишь открытая в 1916 году звезда Барнарда (вторая по удалённости от Солнечной системы после системы Альфа Центавра) оказалась более быстрой.
Звезда Каптейна — красный карлик типа M1.0, который можно наблюдать в телескоп в южном созвездии Живописца. Объект имеет температуру поверхности 3570 К, радиус в 0,29 солнечного, массу в 0,28 солнечной и светимость примерно в 0,004 от светимости нашей звезды. Его называют «красным субкарликом» или просто «субкарликом», потому что он тусклее, чем типичные звезды главной последовательности этого типа из-за относительно низкой металличности. Эта характеристика говорит о концентрация в звезде элементов тяжелее гелия, которые астрономы, не заморачиваясь, называют «металлами».
Две планеты
Низкая металличность и высокая скорость звезды Каптейна указывают на то, что она является членом рассеянной по Галактике группы древних звёзд. Свойства ретроградной эллиптической орбиты звезды вокруг нашей Галактики указывают на то, что первоначально звезда Каптейна сформировался в карликовой галактике, которая когда-то давно слилась с Млечным Путём, оставив после себя только небольшой остаток, известный сегодня как Омега (ω) Центавра. Это довольно странное шаровое скопление, расположенное в 16 000 световых лет от нас. Его возраст превышает десять миллиардов лет.
Две планеты, вращающиеся вокруг звезды Каптейна, обозначенные буквами «b» и «c», были открыты международной группой астрономов под руководством Гиллема Англада-Эскуде из Лондонского университета королевы Марии с использованием данных, полученных с помощью мощных спектрометров и допплеровских дальномеров. Полученные данные показали особенности, которые нельзя отнести к какому-либо другому источнику, кроме экзопланет. Звёздная активность была астрономами в данном случае отвергнута, поскольку она находится на очень низком уровне у звёзд такого преклонного возраста.
Используя имеющиеся данные астрономы рассчитали, что масса планеты составляет примерно 5 масс Земли.
Обитаемость Каптейн b
Используя компьютерное моделирование пределов обитаемой зоны звезды с температурой 3570 К, учёные рассчитали, что обитаемая зона для такой планеты, как Каптейн b возле звезда Каптейна соответствует расстояниям от 0,11 до 0,22 а.е. Это помещает Каптейн b с радиусом орбиты 0,168 а.е. прямо в середину обитаемой зоны этой системы. В то время как вторая планета, Каптейн с, вращается далеко за пределами даже её самых оптимистичных внешних пределов. Лаборатория планетарной обитаемости оценила Kapteyn b по индексу сходства с Землей (ESI) как сопоставимый с экзопланетами Kepler 62f и Kepler 186f.
Да, нахождение Каптейн b внутри обитаемой зоны является многообещающим. Однако есть ряд проблем, которые еще предстоит решить. Ведь велика вероятность того, что Каптейн b имеет массу, превышающую массу Земли в шесть раз. А это может свидетельствовать о том, что планета не каменистая. И что она, скорее всего, больше похожа на мини-Нептун. В этом случае речь об её обитаемости уже конечно не идёт. Разве что у Каптейн b может быть потенциально обитаемый спутник. Достаточно большой, чтобы он мог иметь плотную атмосферу и собственное магнитное поле.
Ледяной мир?
Еще одна проблема, связанная с потенциальной обитаемостью планеты Каптейн b, — её весьма преклонный возраст, превышающий 10 миллиардов лет. Дело в том, что по мере того, как планеты стареют, они медленно остывают. Ведь первоначальные запасы выделяющих тепло радиоактивных элементов постепенно истощаются. В какой-то момент подобные миры должны остывать до такой степени, что геологическая активность, необходимая для управления карбонатно-силикатным циклом, который помогает поддерживать планетарную обитаемость, должен прекратиться.
В случае с планетой, находящейся глубоко внутри обитаемой зоны, такой как Каптейн b, геологически мёртвый мир будет медленно терять свой атмосферный CO2. Что приведёт, в конечном итоге, к состоянию вечного ледникового периода.
Хотя скорость охлаждения суперземли ниже, чем у меньших планет, точка, в которой геологическая активность планеты падает ниже порога, необходимого для поддержания обитаемости, все еще остаётся открытым вопросом. Эта неопределённость усугубляется отсутствием информации о первоначальном распределении выделяющих тепло радиоактивных элементов, которые содержала Каптейн b изначально. Планета сформировалась всего через пару миллиардов лет после Большого взрыва. А в те времена с тяжёлыми элементами во Вселенной было туговато.
Заключение
Учитывая неопределённость в отношении массы планеты и высокую вероятность того, что Каптейн b может даже не быть планетой земного типа, преждевременно присваивать ей какое-либо значимое значение индекса сходства с Землей. Или каким-то иным образом сравнивать её с другими потенциально обитаемыми планетами, характеристики которых установлены лучше.
В дополнение к обычному перечню опасений по поводу обитаемости планет, вращающихся вокруг карликовых звёзд класса М, возникает вопрос о том, может ли планета земной группы поддерживать уровень геологической активности, необходимый для того, чтобы оставаться пригодной для жизни более десяти миллиардов лет.
Очевидно, что преувеличивать потенциальную обитаемость планеты Каптейн b преждевременно. Особенно если учитывать то немногое, что известно о её характеристиках. Но даже существующая вероятность того, что она может быть просто мини-Нептуном, не отменяет того факта, что эта планета определённо является кандидатом, достойным более подробного изучения.