Почему JWST не нашёл луну у планет в обитаемой зоне? Рассказ астрономов
20 частей на миллион — именно такое падение яркости звезды должен был зафиксировать «Джеймс Уэбб», чтобы подтвердить существование луны у планеты в обитаемой зоне. Телескоп способен на такую точность. Но звезда, вокруг которой вращается планета, оказалась слишком «шумной» — её собственное кипение создаёт флуктуации в 46 ppm, полностью маскируя возможный сигнал спутника. Это не failure mission, а скорее детективная история, где главный подозреваемый — сама звезда.
Охота на двойника Земли и Луны
Наша Луна стабилизирует ось планеты, смягчает климатические скачки и, возможно, дала приливное нагревание, необходимое для зарождения жизни. Логично искать похожие пары у других звёзд. Но десятилетия поисков экзолун не принесли однозначного результата. Новая работа Эмили Пасс из MIT, Гарварда и Чикагского университета описывает, как JWST пытался обнаружить спутники у двух самых перспективных кандидатов — и наткнулся на помехи.
Звезда TOI-700 — маленький красный карлик в 100 световых годах от нас. У неё несколько планет, в том числе две землеподобные в обитаемой зоне: TOI-700 d и TOI-700 e. По расчётам, именно эти планеты — лучшие кандидаты на удержание стабильной луны благодаря гравитации и близости к звезде. Команда исследователей навела телескоп на эти миры, чтобы впервые поймать «лунное затмение» далёкой планеты.
Неожиданный противник — грануляция звезды
Сам по себе телескоп справился блестяще. Наблюдения уточнили орбиты планет на порядок, а радиусы измерили с беспрецедентной точностью: 1,145 земного для TOI-700 d и 0,919 для TOI-700 e (данные улучшены в 2–3 раза). Но для поиска луны нужно было зафиксировать провал в кривой блеска всего в 20 ppm. И тут вмешался так называемый «красный шум» — сигнал, порождённый грануляцией на поверхности звезды. Плазма на TOI-700 кипит, пузырится, и эти колебания происходят каждые 16 минут с амплитудой около 46 ppm. Любой гипотетический спутник, дающий сигнал в 20 ppm, просто тонет в этом шуме.
Авторы работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv, вынуждены были признать: наблюдения чувствительны только к лунам крупнее Ганимеда (самый большой спутник в Солнечной системе) с орбитальным периодом более двух дней. Это слабое ограничение — оно не исключает ни наличие маленькой луны, ни отсутствие крупной.
«Если кто-то разработает алгоритм, подавляющий красный шум, и если луна в этой системе действительно существует, то мы, возможно, уже собрали данные для её открытия. Просто пока не можем отделить сигнал от помех», — заключают исследователи.
Серебряная подкладка: данные уже могут хранить ответ
Парадокс в том, что JWST настолько чувствителен, что сам же регистрирует микрофлуктуации звезды, мешающие охоте. Но если математики и программисты придумают способ фильтровать «красный шум», архивные наблюдения TOI-700 могут оказаться золотой жилой. Похожие проблемы преследовали астрономов и раньше: возможные сигналы экзолун иногда объясняли прохождением планеты на фоне звёздного пятна или статистической случайностью.
Некоторые группы даже переключились на поиск спутников у экзопланет, чтобы уйти от шума родительских звёзд. Но пока точных доказательств существования экзолуны нет. Вопрос лишь времени, когда алгоритмы догонят телескопы.
Что дальше
Возможно, первый подтверждённый спутник за пределами Солнечной системы уже лежит в сырых данных «Уэбба», ожидая, когда его заметят. Или наоборот — луны у тёплых землеподобных планет вообще редки. Пока у нас нет инструмента точнее, чем JWST. Но, как показала история с TOI-700, даже величайший телескоп человечества бессилен против простого звёздного кипения. Может быть, следующий прорыв случится не в космосе, а в коде?
