Czasami jest widoczna, czasami nie: kandydatka na planetę w układzie gwiazd Alfa Centauri wprowadza astronomów w zakłopotanie

Dobre filmy science fiction charakteryzują się antycypacją rzeczywistości. W filmie Jamesa Camerona „Avatar” z 2009 roku gatunek przypominający człowieka żyje na księżycu Pandorze, krążącym wokół gazowej planety w układzie Alfa Centauri.

W gwiazdozbiorze Alfa Centauri nie odkryto jeszcze księżyca. Ale przynajmniej ta planeta gazowa może istnieć. Sugerują to przynajmniej obserwacje astronomów przeprowadzone za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Zdjęcia przedstawiają obiekt wielkości Jowisza, znajdujący się w ekosferze gwiazdy Alfa Centauri A. W tej strefie może występować woda w stanie ciekłym, co jest uważane za warunek konieczny do powstania życia. Jednak życie byłoby bardziej prawdopodobne na planecie podobnej do Ziemi niż na planecie gazowej.

Jak dotąd astronomowie mówią jedynie o kandydacie na planetę. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie to wyjątkowa okazja do zbadania planety krążącej wokół gwiazdy podobnej do Słońca, która znajduje się praktycznie tuż za naszym progiem.

Układ gwiezdny Alfa Centauri oddalony jest od nas zaledwie o 4,3 roku świetlnego. To czyni go najbliższym Ziemi układem gwiezdnym. Składa się z trzech gwiazd nieodróżnialnych gołym okiem. Dwie gwiazdy podobne do Słońca, Alfa Centauri A i Alfa Centauri B, krążą wokół siebie w odległości mniejszej niż odległość Słońca od Plutona. Trzecią gwiazdą w tej grupie jest karzeł Proxima Centauri, który krąży wokół swoich dwóch gwiazd towarzyszących w znacznej odległości.

Wiadomo, że Proxima Centauri ma co najmniej dwie planety. Jedna z nich ma rozmiar zbliżony do Ziemi i również krąży w ekosferze swojej gwiazdy. Niemniej jednak, istnieją poważne wątpliwości co do możliwości istnienia życia na tej planecie, mówi planetolog Sascha Quanz z ETH w Zurychu. Gwiazdy karłowate charakteryzują się dużą zmiennością. Wielokrotnie doświadczają potężnych wybuchów promieniowania. Nie są to idealne warunki do powstania życia.

Właśnie dlatego astronomowie interesują się obecnie dwiema podobnymi do Słońca gwiazdami Alfa Centauri. Poszukiwanie planet w tym układzie jest jednak trudne. Obie gwiazdy krążą wokół siebie i dlatego są w ciągłym ruchu. Pomiar niewielkich zmian prędkości spowodowanych przez przyciąganie grawitacyjne potencjalnej planety w tych warunkach jest niezwykle trudny.

Grupa robocza, w której skład wchodził Quanz, podjęła zatem w 2019 roku inne podejście. Podjęli próbę bezpośredniego zobrazowania potencjalnie nadających się do zamieszkania planet w układzie Alfa Centauri. W tym celu instrument na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile został zmodernizowany dzięki finansowaniu z programu Breakthrough Initiatives (finansującego programy poszukiwania inteligentnego życia).

Naukowcy rzeczywiście znaleźli dowody na istnienie potencjalnej planety krążącej wokół gwiazdy głównej, Alfa Centauri A. Nie mogli jednak wykluczyć, że był to jedynie artefakt analizy danych. Wniosek o kontynuację obserwacji został niestety odrzucony przez Europejskie Obserwatorium Południowe, mówi Quanz.

Tu właśnie pojawia się Teleskop Jamesa Webba. Jeden z instrumentów teleskopu kosmicznego działa w zakresie średniej podczerwieni. W tym zakresie długości fal promieniowanie Alfa Centauri A nie jest tak silne, jak w świetle widzialnym. Potencjalna planeta powinna zatem być wyraźniej widoczna na tle gwiazdy. Instrument posiada również koronograf, który może częściowo blokować jaskrawe światło gwiazdy.

Zespół kierowany przez Charlesa Beichmana z Instytutu Nauki o Egzoplanetach NASA otrzymał trzy okna czasowe na obserwację gwiazdy za pomocą Teleskopu Jamesa Webba: w sierpniu 2024 roku, lutym 2025 roku i kwietniu 2025 roku. Wyniki są zagadkowe. W sierpniu 2024 roku astronomowie odkryli obszar oddalony od Alfa Centauri A o około dwa razy tyle, co Ziemia od Słońca. Nigdy wcześniej nie sfotografowano egzoplanety tak blisko swojej gwiazdy. Jednak obszar ten zniknął podczas dwóch kolejnych kampanii obserwacyjnych.

Nie oznacza to jednak, że planeta nie istnieje. Jeśli porusza się po orbicie eliptycznej, może wielokrotnie zbliżać się do swojej gwiazdy macierzystej na tyle blisko, że przestaje być widoczna. To wyjaśnienie potwierdzają symulacje milionów orbit planetarnych. Pięćdziesiąt dwa procent stabilnych orbit jest zgodnych z obserwacjami z 2019 roku i sierpnia 2024 roku, a także z obserwacjami z lutego i kwietnia 2025 roku.

Nie jest to jednak dowód na istnienie planety. „To, że istnieje prawdopodobny scenariusz wyjaśniający wszystkie obserwacje, nie oznacza, że odpowiada on rzeczywistości” – mówi Quanz. Dlatego na razie warto mówić o kandydacie.

O co tak naprawdę chodzi z tym kandydatem, może się okazać już w sierpniu przyszłego roku. Do tego czasu odległość od gwiazdy macierzystej powinna być wystarczająco duża, aby ponownie wykonać jej zdjęcie za pomocą Teleskopu Jamesa Webba.

Gdyby plama rzeczywiście była planetą gazową wielkości Jowisza, paradoksalnie zmniejszyłoby to szanse na znalezienie potencjalnie nadającej się do zamieszkania planety. Gazowy olbrzym w strefie nadającej się do zamieszkania znacząco zaburzyłby orbity mniejszych planet. Quanz argumentuje, że wątpliwe jest, czy w takich warunkach istnieją stabilne orbity dla planety podobnej do Ziemi.

Co sprowadza nas z powrotem do „Avatara”. Być może poszukiwania zamieszkanego księżyca w układzie gwiezdnym Alfa Centauri są bardziej obiecujące niż poszukiwania drugiej Ziemi.