Вперше виявлено атмосферу на кам’янистій екзопланеті в зоні життєпридатності

Астрономи вперше виявили атмосферу, що оточує кам’янисту планету, схожу на Землю, яка обертається навколо свої зорі в таких умовах, що уможливлюють існування рідкої води на її поверхні.

Про відкриття розповідають в Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики, передають OstanniPodii.com.

«Атмосфера є необхідною умовою для існування життя на планеті в тому вигляді, в якому ми його знаємо», — зазначив головний автор дослідження Колін Черубім, який нещодавно захистив докторську дисертацію з наук про Землю та планети в Гарвардському університеті.

«Це перший випадок, коли вчені виявили атмосферу на кам’янистій планеті в зоні життєпридатності іншої зорі».

У дослідженні, опублікованому в журналі «Science», наводяться результати спостережень, що засвідчують витік гелію з атмосфери LHS 1140 b — кам’янистої екзопланети, розташованої на відстані близько 48 світлових років від Землі. Це відкриття, зроблене на основі теоретичних прогнозів, надає докази наявності на планеті атмосфери.

LHS 1140 b обертається навколо червоного карлика в межах його зони життєпридатності — області навколо зорі, де температура та умови навколишнього середовища знаходяться в діапазоні, що дозволяє існування рідкої води на поверхні планети.

Астрономи відкрили тисячі екзопланет, у тому числі кілька кам’янистих світів у зонах життєпридатності своїх зірок, але визначити, чи мають ці планети атмосферу, досі залишається великим викликом.

«Двадцять років тому ми навіть сумнівалися, чи існують взагалі інші планети земного типу. Потім ми дізналися, що вони поширені, і знайшли деякі з них у зоні придатності для життя. Наступним питанням було, чи вдалося якійсь з них зберегти атмосферу. Тепер ми знаємо, що принаймні одна з них її має», — сказав один з наукових керівників дисертації Черубіма Робін Вордсворт, професор екологічних наук та інженерії, а також професор наук про Землю та планети в Гарварді.

Хоча в інших дослідженнях вже були виявлені кам’янисті планети в зонах життєпридатності своїх зірок, однак це дослідження є першим, яке чітко демонструє наявність атмосфери, яка існує вже мільярди років.

Теоретична модель Черубіма та його колег передбачала, що LHS 1140 b має верхні шари атмосфери, багаті на гелій, який повільно витікає у космос.

Щоб перевірити своє припущення, команда використала спектрограф WINERED (Ешель-спектрограф у теплому інфрачервоному діапазоні для досягнення екстремальної дисперсії) на телескопі «Магеллана» в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі. Вчені спостерігали рідкісне явище, коли LHS 1140 b та ще одна планета системи пройшли перед своєю зорею в одну й ту саму ніч.

Хоча одна з планет не виявляла ознак наявності атмосфери, інша — LHS 1140 b — демонструвала витік гелію, що підтвердило наявність у неї атмосфери.

Інший науковий керівник дисертації Черубіма Девід Шарбоно, голова кафедри астрономії Гарвардського університету та астроном Центру астрофізики, спочатку скептично ставився до плану Черубіма, оскільки той ґрунтувався на математичних розрахунках і раніше ніколи не спостерігався для кам’янистих планет.

Але коли з’явилися результати, він переконався у правоті плану Черубіма.

«Колін проаналізував відомі нам планети й передбачив, що ця матиме гелієву атмосферу, — каже Шарбоно. — Потім він організував час роботи телескопа, отримав дані, і виявлення виявилося статистично беззаперечним».

Отримані результати свідчать про те, що наземні спостереження з метою виявлення газів, що витікають, можуть стати важливим інструментом для вивчення атмосфер кам’янистих екзопланет.

За словами астрономів, атмосфера цієї планети, ймовірно, збереглася протягом понад трьох мільярдів років, що робить її цінним об’єктом для майбутніх спостережень.

Черубім зазначив, що хотів би визначити повний склад атмосфери та зрештою з’ясувати, чи є на поверхні планети океани або інші ознаки, пов’язані з придатністю для життя. Він та його колеги також збираються використовувати цю модель для пошуку подібних світів.

«Це було підтвердженням моделі, і, сподіваємося, це лише перше з багатьох майбутніх спостережень», — сказав він.

Джейсон Діттманн з Університету Флориди, який вперше відкрив цю планету у 2016 році, зазначив: «Оскільки там є гелій і оскільки гелій витікає, постає питання: чи це голий камінь без атмосфери, який час від часу випускає трохи газу, що одразу ж витікає, чи там існує стаціонарна атмосфера, з якої час від часу витікають речовини, як це відбувається на Землі? Дані JWST протягом наступних чотирьох-п’яти років будуть спрямовані на пошук води, і якщо в атмосфері є вода, то, ймовірно, це стабільна атмосфера, яка збережеться».