Otkriće planete slične Zemlji, udaljene 4.000 svetlosnih godina u galaksiji Mlečni put, pruža pregled jedne moguće sudbine naše planete za milijarde godina u budućnosti, kada se sunce pretvori u belog patuljka, i raznesenu i smrznutu Zemlju je migrirao izvan orbite Marsa.
Ovaj udaljeni planetarni sistem, koji su astronomi Kalifornijskog univerziteta u Berkliju identifikovali nakon posmatranja 10-metarskim teleskopom Keck na Havajima, izgleda veoma slično očekivanjima za sistem Sunce-Zemlja: sastoji se od belog patuljka otprilike polovine mase sunce i pratilac veličine Zemlje u orbiti dvostruko većoj od današnje Zemlje.
To će verovatno biti sudbina Zemlje. Sunce će se na kraju naduvati kao balon veći od Zemljine orbite danas, gutajući Merkur i Veneru u tom procesu. Kako se zvezda širi i postaje crveni džin, njena sve manja masa će primorati planete da migriraju u udaljenije orbite, nudeći Zemlji malu priliku da preživi dalje od sunca. Na kraju, spoljni slojevi crvenog džina će biti oduvani i za sobom će ostati gusti beli patuljak koji nije veći od planete, ali sa masom zvezde. Ako je Zemlja preživjela do tada, vjerovatno će završiti u orbiti duplo većoj od sadašnje veličine.
Otkriće, koje će biti objavljeno u časopisu Nature Astronomi, govori naučnicima o evoluciji zvezda glavnog niza, poput Sunca, preko faze crvenog džina do belog patuljka, i kako to utiče na planete oko njih. Neke studije sugerišu da bi za Sunce ovaj proces mogao da počne za oko milijardu godina, na kraju isparivši Zemljine okeane i udvostručivši Zemljin orbitalni radijus – ako zvezda u ekspanziji prvo ne proguta našu planetu.
Na kraju, za oko 8 milijardi godina od sada, spoljašnji slojevi Sunca će se raspršiti i ostaviti za sobom gustu, sjajnu loptu — belog patuljka — koja je otprilike polovina mase Sunca, ali manja od Zemlje.
„Trenutno nemamo konsenzus o tome da li bi Zemlja mogla da izbegne da je zahvati crveni džinovski Sunce za 6 milijardi godina“, rekao je vođa studije Keming Zhang, bivši student doktorskih studija na Univerzitetu Kalifornije, Berkli, koji je sada Erik i Vendi Schmidt AI u nauci postdoktorski saradnik na UC San Diego.
„U svakom slučaju, planeta Zemlja će biti nastanjiva samo još oko milijardu godina, u tom trenutku bi Zemljini okeani isparili od bežećeg efekta staklene bašte – mnogo pre rizika da ih proguta crveni džin.
Planetarni sistem predstavlja jedan primer planete koja je preživela, iako je daleko izvan nastanjive zone tamnog belog patuljka i malo je verovatno da će u njemu biti život. Možda je u nekom trenutku imala uslove za život, kada je njen domaćin još uvek bio zvezda nalik suncu.
„Da li život može da preživi na Zemlji kroz taj period (crvenog džina) nije poznato. Ali svakako je najvažnije da Zemlju ne proguta sunce kada postane crveni džin“, rekla je Džesika Lu, vanredni profesor i predsedavajući astronomije na UC Berkelei. „Ovaj sistem koji je Keming pronašao je primer planete — verovatno planete slične Zemlji koja je prvobitno bila na sličnoj orbiti kao Zemlja — koja je preživela fazu crvenog džina svoje zvezde domaćina.
Daleki planetarni sistem, koji se nalazi u blizini izbočine u centru naše galaksije, privukao je pažnju astronoma 2020. godine kada je prošao ispred udaljenije zvezde i uvećao svetlost te zvezde za faktor od 1.000. Gravitacija sistema je delovala kao sočivo za fokusiranje i pojačavanje svetlosti pozadinske zvezde.
Tim koji je otkrio ovaj „događaj mikrolensinga“ nazvao ga je KMT-2020-BLG-0414 jer ga je otkrila Korejska mreža mikrolensing teleskopa na južnoj hemisferi. Uvećanje pozadinske zvezde — takođe na Mlečnom putu, ali na oko 25.000 svetlosnih godina od Zemlje — još uvek je bilo samo ubod svetlosti.
Ipak, njegova varijacija u intenzitetu tokom oko dva meseca omogućila je timu da proceni da sistem uključuje zvezdu otprilike polovinu mase Sunca, planetu sa masom Zemlje i veoma veliku planetu oko 17 puta veću od mase Jupitera – verovatno smeđi patuljak. Smeđi patuljci su neuspele zvezde, sa masom koja je malo manja od one koja je potrebna da zapali fuziju u jezgru.
Analiza je takođe zaključila da se planeta slična Zemlji nalazi na udaljenosti između 1 i 2 astronomske jedinice od zvezde, što je otprilike dvostruko rastojanje između Zemlje i Sunca. Nije bilo jasno kakva je zvezda bila domaćin jer se njena svetlost gubila u odsjaju uvećane pozadinske zvezde i nekoliko obližnjih zvezda.
Da bi identifikovali tip zvezde, Džang i njegove kolege, uključujući astronome sa Univerziteta u Berkliju Džesiku Lu i Džošua Bluma, pažljivije su pogledali sistem sočiva 2023. koristeći Keck II 10-metarski teleskop na Havajima, koji je opremljen adaptivnom optikom za eliminaciju zamućenje od atmosfere. Pošto su posmatrali sistem tri godine nakon događaja sočiva, pozadinska zvezda koja je nekada bila uvećana 1.000 puta postala je dovoljno slaba da je zvezda sa sočivom trebalo da bude vidljiva ako je tipična zvezda glavne sekvence poput Sunca, rekao je Lu.
Ali Zhang nije otkrio ništa na dve odvojene Keckove slike.
„Naši zaključci se zasnivaju na isključivanju alternativnih scenarija, pošto bi se normalna zvezda lako videla“, rekao je Džang. „Pošto je sočivo i tamno i male mase, zaključili smo da može biti samo beli patuljak.
„Ovo je slučaj kada je videti ništa zapravo zanimljivije nego videti nešto“, rekao je Lu, koji traži događaje mikrolensinga izazvane slobodnim plutajućim crnim rupama zvezdane mase u Mlečnom putu.
Ovo otkriće je deo Džangovog projekta da bliže proučava događaje mikrolensinga koji pokazuju prisustvo planete, kako bi se razumeli tipovi zvezda oko kojih egzoplanete žive.
„Postoji nešto sreće, jer biste očekivali da manje od jedne od 10 mikrolensing zvezda sa planetama budu beli patuljci“, rekao je Zhang.
Nova zapažanja su takođe omogućila Džangu i njegovim kolegama da reše nejasnoću u vezi sa lokacijom smeđeg patuljka.
„Originalna analiza je pokazala da je smeđi patuljak ili u veoma širokoj orbiti, poput Neptunove, ili u velikoj meri unutar Merkurove orbite. Džinovske planete na veoma malim orbitama su zapravo prilično česte van Sunčevog sistema“, rekao je Džang, misleći na klasu planete koje se zovu vrući Jupiteri. „Ali pošto sada znamo da kruži oko zvezdanog ostatka, to je malo verovatno, jer bi bilo progutano.
Dvosmislenost modeliranja je uzrokovana takozvanom degeneracijom mikro sočiva, gde dve različite konfiguracije sočiva mogu dovesti do istog efekta sočiva. Ova degeneracija je povezana sa onom koju su Džang i Blum otkrili 2022. godine koristeći AI metod za analizu simulacija mikro sočiva. Zhang je takođe primenio istu tehniku veštačke inteligencije da bi isključio alternativne modele za KMT-2020-BLG-0414 koji su možda propušteni.
„Mikrolensing se pretvorio u veoma interesantan način proučavanja drugih zvezdanih sistema koji se ne mogu posmatrati i detektovati konvencionalnim sredstvima, odnosno metodom tranzita ili metodom radijalne brzine“, rekao je Blum. „Postoji čitav niz svetova koji nam se sada otvaraju kroz kanal mikrolensinga, a ono što je uzbudljivo je da smo na ivici pronalaska ovakvih egzotičnih konfiguracija.
Jedna od svrha NASA-inog rimskog teleskopa Nensi Grejs, koji je planiran za lansiranje 2027. godine, je merenje svetlosnih krivulja od događaja mikrosocira da bi se pronašle egzoplanete, od kojih će mnoge morati da se prate korišćenjem drugih teleskopa da bi se identifikovali tipovi zvezda u kojima se nalaze egzoplanete.
„Ono što je potrebno je pažljivo praćenje najboljih svetskih objekata, odnosno adaptivne optike i opservatorije Keck, ne samo dan ili mesec kasnije, već mnogo, mnogo godina u budućnosti, nakon što se sočivo udalji od pozadinske zvezde. tako da možete da počnete da razdvojite ono što vidite“, rekao je Blum.
Džang je primetio da čak i ako Zemlja bude progutana tokom faze sunčevog crvenog džina za milijardu ili više godina, čovečanstvo može naći utočište u spoljašnjem solarnom sistemu. Nekoliko Jupiterovih satelita, kao što su Evropa, Kalisto i Ganimed, i Encelad oko Saturna, izgleda da imaju zaleđene vodene okeane koji će se verovatno odmrznuti kako se spoljašnji slojevi crvenog džina budu širili.
„Kako Sunce postane crveni džin, zona pogodna za stanovanje će se pomeriti oko Jupiterove i Saturnove orbite, a mnogi od ovih meseca će postati okeanske planete“, rekao je Džang. „Mislim da bi u tom slučaju čovečanstvo moglo da migrira tamo.“
