Кожне відкриття екзопланети — це можливість вдосконалити моделі формування планет, будову Сонячної системи, зони життя та саму придатність для життя. Кожна нова планета додає більше даних до зусиль науковців зрозуміти, що відбувається і чому сталося саме так, як це спостерігають астрономи. Однак деякі планети мають такі незвичайні характеристики, що вони спонукають до більшої уваги та інтенсивних спостережень.

Таке стосується однієї нової екзопланети. Це суперземля на незвичайній орбіті, яка дає астрономам можливість перевірити ідеї придатності планети для життя та оптимістичних і песимістичних зон, придатних для життя. Планета називається HD 20794 d, і вона обертається навколо зорі, схожої на Сонце, приблизно за 20 світлових років від нас. Її ексцентрична орбіта пролягає на відстані від 0,7 до 1,5 астрономічних одиниць від материнської зорі. Планета проводить половину свого часу за межами передбачуваної придатної для життя зони, перш ніж повернутися назад у зону та трохи вглиб неї. Чи може на такій планеті якось існувати життя?

З огляду на розмаїття відстаней до зір, екзопланета лежить зовсім поруч, і оскільки зоря яскрава, планета міститься у чудовому місці для спостереження та вивчення. Про відкриття планети вперше було повідомлено в 2023 р. У процесі нового дослідження група астрономів підтвердила її існування та вказала, що вона міститься в найкращому місці для подальших досліджень.

Стаття з результатами нового дослідження має назву «Revisiting the multi-planetary system of the nearby star HD 20794» («Нові спостереження багатопланетної системи сусідньої зорі HD 20794»). Її опубліковано в журналі Astronomy and Astrophysics. Першим автором є Нікола Нарі (Nicola Nari) з Інституту астрофізики Канарських островів в Іспанії.

Хоча HD 20784 d виявили кілька років тому, вона була в статусі кандидата у планети, поки це нове дослідження його не підтвердило. Планета була відома під назвою «планета 640 d», бо вона, мабуть, мала приблизно 640-денну орбіту навколо своєї зорі. Нове дослідження додає більше спостережних подробиць щодо планети, зокрема те, що вона є гарним кандидатом для подальшого вивчення атмосфери. Оскільки планета заходить в зону життя своєї зорі та виходить із неї, це дає можливість дізнатися більше про придатність для життя планет, а також перевірити та вдосконалити наукові моделі.

«HD 20794, навколо якої обертається HD 20794 d, не є звичайною зорею», — пояснив Ксав’є Дюмюск (Xavier Dumusque), старший викладач і науковий співробітник кафедри астрономії Женевського університету та співавтор дослідження. «Її світність і близькість роблять її ідеальним кандидатом для майбутніх телескопів, місією яких буде пряме спостереження атмосфер екзопланет».

Оскільки вона така близька і яскрава, вона вже була об’єктом спостережень. У екзопланетологів є дані за 20 років із таких інструментів, як HARPS і ESPRESSO. HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) — це високоточний радіально-швидкісний пошуковик планет, а ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) — це ешеле-спектрограф для скелястих екзопланет і стабільних спектроскопічних спостережень.

«Вивчення HD 20794 було частиною тривалих досліджень радіальної швидкості (radial velocity, RV), спрямованих на пошуку довгоперіодичних сигналів низької амплітуди навколо зір сонячного типу. За допомогою HARPS і ESPRESSO сотнями ночей виконували спостереження, що охоплюють загалом понад 20 років», пишуть науковці у статті.

Виявити суперземлю було важко. Отримані за двадцять років дані допомогли, але знадобилася розробка нового алгоритму, щоб виявити планету в даних. Його назва YARARA, і це нещодавно розроблений в Женевському університеті (University of Geneva, UNIGE) алгоритм зменшення даних. Інформація про планети в спостережних даних часто «закрита» шумом, і YARARA може просіяти дані та відфільтрувати шум.

«Ми аналізували дані роками, ретельно усуваючи джерела шуму», — пояснив Майкл Кретіньє (Michael Cretignier), докторант Оксфордського університету, співавтор дослідження та розробник YARARA. Кретіньє також є першим автором статті 2023 року, в якій було повідомлено про виявлення HD 20794 d.

Відкриття HD 20794 d підштовхнуло астрономів до виконання уважніших спостережень її материнської зорі. «Низький рівень зоряної активності та яскравість HD 20794 зробили цю ціль одним із найвдаліших кандидатів для цієї мети», — пояснюють автори.

У системі є три планети, і дослідники дійшли висновку: всі три — це суперземлі, хоча є певна ймовірність того, що HD 20794 d може бути міні-Нептуном з незначною атмосферою з водню і гелію. Вона рухається по еліптичній орбіті з ексцентриситетом 0,45 і має приблизно 5,8 маси Землі.

Найцікавішою особливістю планети є її орбіта. «Орбітальний період HD 20794 d лежить як в оптимістичній, так і в консервативній зоні життя (habitable zone, HZ)», — пишуть автори. «Це цікаво, бо ми не маємо багато прикладів планет з масою менше 10 мас Землі, яку визначено методом радіальних швидкостей, в зоні життя сонцеподібних зір».

Планета рухається по ексцентричній орбіті між внутрішнім краєм HZ своєї зорі (0,75 астрономічних одиниць) і поза ним (2 астрономічні одиниці). Якщо на планеті є вода, вона постійно переходитиме із замороженого стану в рідкий стан і навпаки.

Цей рисунок із статті про нове дослідження показує, як HD 20794 d проходить в оптимістичну та песимістичну зони життя, а потім виходить із них протягом своєї 647-денної ексцентричної орбіти. Авторські права на зображення: Nari et al. 2025 р. Фото з сайту www.universetoday.com.

Це дивовижна планета. У неї не тільки незвичайна орбіта. Ще вона близько підходить до яскравої зорі . «Як відстань від Землі до планетної системи, так і відстань між зорею та планетою, а також коефіцієнт контрастності планети до зорі, роблять цю планету хорошим кандидатом для майбутніх досліджень атмосфери за допомогою засобів прямого отримання зображень», — пишуть автори.

Одним із таких засобів є інструмент ANDES на Дуже великому телескопі (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії. ANDES розшифровується як ArmazoNes High Dispersion Echelle Spectrograph. AndES — це приймач з високою роздільною здатністю, що дасть змогу шукати ознаки життя на планетах, схожих на Землю. Виявлення біосигнатур в атмосфері екзопланети входить до переліку найкращих наукових характеристик приладу.

Ознаки біосигнатур на HD 20794 d не впадуть в очі науковцям. Це вимагатиме багато роботи в кількох наукових дисциплінах. Частина цієї роботи почалася. Дослідники з Центру життя у Всесвіті (Centre for Life in the Universe, CVU) на факультеті природничих наук UNIGE вже вивчають умови придатності планети для життя.

За інф. з сайту www.universetoday.com