За допомогою Спітцера досліджено поверхню недалекої екзопланети

Дані з космічного телескопу Спітцера надали рідкісне уявлення про умови на поверхні скелястої планети поза нашою сонячною системою.

Її поверхня може нагадувати поверхню земного Місяця або Меркурія: планета, ймовірно, не має атмосфери і може бути вкрита тим же охолодженим вулканічним матеріалом, що був виявлений в темних областях на поверхні Місяця, так званих морях, розповідають в НАСА.

Відкрита в 2018 році за допомогою місії TESS (Супутник огляду транзитних екзопланет) планета LHS 3844b розташована за 48,6 світлових років від нас і має радіус в 1,3 рази більший, ніж у Землі. Вона обертається навколо маленької, прохолодної зірки типу М-карлик, що особливо примітно, оскільки, як найбільш розповсюджений і довго живучий тип зірки в галактиці Чумацький Шлях, М-карлики можуть утримувати великий процент планет від загальної їх кількості в галактиці.

TESS знайшов планету методом транзиту, за яким передбачається виявлення, коли спостережуване світло материнської зірки тьмяніє через планету, що обертається між зіркою та Землею. Виявити світло, що надходить безпосередньо з поверхні планети - інший метод - важкий, оскільки зірка набагато яскравіша і заглушує світло планети.

Але під час подальших спостережень Спітцер зміг виявити світло з поверхні LHS 3844b. Планета робить один повний оберт навколо своєї материнської зірки всього за 11 годин. При такій тісній орбіті LHS 3844b, швидше за все, є «припливно заблокованою» - це коли одна сторона планети постійно обернена до зірки. Сторона, повернута до зірки, або денна сторона, має температуру близько 770 градусів за Цельсієм. Будучи надзвичайно гарячою, планета випромінює багато інфрачервоного світла, тоді як Спітцер – інфрачервоний телескоп. Материнська зірка планети є відносно прохолодною (хоча все ще набагато гарячішою, ніж планета), що робить можливим безпосереднє спостереження за денною стороною LHS 3844b.

Це спостереження відзначає собою перший раз, коли дані Спітцера змогли надати інформацію про атмосферу світу земного типу навколо М-карлика.

Пошук життя

Вимірюючи різницю температур між гарячою та холодною сторонами планети, команда вчених виявила, що між ними передається незначна кількість тепла. Якби була присутня атмосфера, гаряче повітря вдень природно розширялося би, породжуючи вітри, які передавали б тепло навколо планети. У скелястому світі, де майже немає атмосфери, як на нашому Місяці, немає повітря для передачі тепла.

«Температурний контраст на цій планеті настільки великий, наскільки це можливо», - сказала Лаура Крейдберг, науковий співробітник Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики в Кембриджі, штат Массачусетс, та провідний автор нового дослідження. «Це прекрасно співпадає з нашою моделлю голої скелястої планети без атмосфери», - додала вона.

Розуміння факторів, які можуть зберегти або знищити планетарну атмосферу, є частиною того, як вчені планують шукати життєпридадні середовища за межами нашої Сонячної системи. Атмосфера Землі є причиною того, що рідка вода може існувати на поверхні, що дозволяє життю процвітати. З іншого боку, атмосферний тиск на Марсі зараз становить менше 1% від земного, а океани та річки, якими колись була усіяна поверхня Червоної планети, зникли.

«У нас є багато теорій про те, як планетарні атмосфери розвиваються навколо М-карликів, але нам не вдалося дослідити їх емпірично, - сказала Крейдберг. - Тепер із LHS 3844b у нас є планета земного типу поза нашою Сонячною системою, де ми вперше можемо спостережно визначити, що атмосфери немає.»

У порівнянні з зірками, схожими на Сонце, M-карлики випромінюють високий рівень ультрафіолетового світла (хоча в цілому менше світла), що шкідливо для життя та може зруйнувати атмосферу планети. Вони особливо несамовиті в молодості, відригуючи велику кількість спалахів, або сплесків радіації та частинок, які можуть здирати на планетах багатообіцяючі атмосфери.

Спостереження Спітцера виключають наявність атмосфери з більш ніж десятикратним тиском Землі. (Вимірюється в одиницях, званих барами, атмосферний тиск Землі на рівні моря становить близько 1 бар.) Атмосфера від 1 до 10 бар на LHS 3844b також майже виключена, хоча автори дослідження відзначають, що існує невеликий шанс, що вона могла б існувати, якщо зоряні та планетарні властивості відповідали б деяким дуже специфічним і малоймовірним критеріям. Вони також стверджують, що на планеті, що знаходиться так близько до зірки, тонка атмосфера буде видалена інтенсивним випромінюванням зірки та відтоком матеріалу (часто його називають зоряними вітрами).

«Я все ще сподіваюся, що інші планети навколо М-карликів могли зберегти атмосферу, - каже Крейдберг. - Планети земної групи в нашій Сонячній системі надзвичайно різноманітні, і я очікую, що те ж саме буде і для систем з екзопланетами.»

Гола скеля

Раніше Спітцер і космічний телескоп Хаббла збирали інформацію про атмосферу безлічі газових планет, але LHS 3844b виявляється найменшою планетою, для якої вчені використовували світло, що надходить з її поверхні, щоб дізнатися про її атмосферу (або її відсутність). Раніше Спітцер використовував транзитний метод для вивчення семи скелястих світів навколо зірки TRAPPIST-1 (також М-карлик) та щоб дізнатися про їх можливий загальний склад; наприклад, деякі з них, ймовірно, містять водний лід.

Автори нового дослідження пішли на крок далі, використовуючи поверхневий альбедо LHS 3844b (або його світловідбивність), щоб спробувати визначити її склад.

Дослідження показує, що LHS 3844b «досить темна», за словами співавтора Реню Ху, вченого-екзопланетолога з Лабораторії реактивного руху НАСА, яка керує космічним телескопом "Спітцер". Він та його співавтори вважають, що планета вкрита базальтом, своєрідною вулканічною породою. «Ми знаємо, що моря Місяця сформовані древнім вулканізмом, - сказав Ху, - і ми постулюємо, що це може бути тем, що сталося на цій планеті".

Читайте ще цікаві новини про космос.