С помощью Спитцера исследована поверхность недалекой экзопланеты

Данные с космического телескопа Спитцера предоставили редкое представление об условиях на поверхности скалистой планеты вне нашей солнечной системы.

Ее поверхность может напоминать поверхность земной Луны или Меркурия: планета, вероятно, не имеет атмосферы и может быть покрыта тем же охлажденным вулканическим материалом, который был обнаружен в темных областях на поверхности Луны, так называемых морях, рассказывают в НАСА.

Открытая в 2018 году с помощью миссии TESS (Спутник осмотра транзитных экзопланет) планета LHS 3844b расположена в 48,6 световых годах от нас и имеет радиус в 1,3 раза больше, чем у Земли. Она вращается вокруг маленькой, прохладной звезды типа М-карлик, особенно примечательно, поскольку, как наиболее распространенный и долго живущий тип звезды в галактике Млечный Путь, М-карлики могут содержать большой процент планет от общего их количества в галактике.

TESS нашел планету методом транзита, по которому предусматривается выявление, когда наблюдаемое свет материнской звезды тускнеет через планету, вращающуюся между звездой и Землей. Выявить свет, поступающий непосредственно с поверхности планеты - другой метод - тяжелый, поскольку звезда гораздо ярче и заглушает свет планеты.

Но во время дальнейших наблюдений Спитцер смог обнаружить свет с поверхности LHS 3844b. Планета делает один полный оборот вокруг своей материнской звезды всего за 11 часов. При такой тесной орбите LHS 3844b, скорее всего, является «приточно заблокированной» - это когда одна сторона планеты постоянно обращена к звезде. Сторона, обращенная к звезде, или дневная сторона, имеет температуру около 770 градусов по Цельсию. Будучи чрезвычайно горячей, планета излучает много инфракрасного света, тогда как Спитцер - инфракрасный телескоп. Материнская звезда планеты является относительно прохладной (хотя все еще намного горячее, чем планета), что делает возможным непосредственное наблюдение за дневной стороной LHS 3844b.

Это наблюдение отмечает собой первый раз, когда данные Спитцера смогли предоставить информацию об атмосфере мира земного типа вокруг М-карлика.

Поиск жизни

Измеряя разницу температур между горячей и холодной сторонами планеты, команда ученых обнаружила, что между ними передается незначительное количество тепла. Если бы присутствовала атмосфера, горячий воздух днем естественно расширялся бы, порождая ветры, которые передавали бы тепло вокруг планеты. В скалистом мире, где почти нет атмосферы, как на нашей Луне, нет воздуха для передачи тепла.

«Температурный контраст на этой планете настолько большой, насколько это возможно», - сказала Лаура Крейдберг, научный сотрудник Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и ведущий автор нового исследования. «Это прекрасно совпадает с нашей моделью голой скалистой планеты без атмосферы», - добавила она.

Понимание факторов, которые могут сохранить или уничтожить планетарную атмосферу, является частью того, как ученые планируют искать пригодные для жизни среды за пределами нашей Солнечной системы. Атмосфера Земли является причиной того, что жидкая вода может существовать на поверхности, что позволяет жизни процветать. С другой стороны, атмосферное давление на Марсе сейчас составляет менее 1% от земного, а океаны и реки, которыми когда-то была усеяна поверхность Красной планеты, исчезли.

Новости по подобной теме:

		"Хаббл" и "Новые горизонты" одновременно нацелились на Уран для дальнейшего изучения экзопланет
		Ученые открыли планету, вращающуюся вокруг ближайшей к нашему Солнцу одиночной звезды
		"Уэбб" обнаружил на "пушистой" экзопланете неожиданную асимметрию ее атмосферы

«У нас есть много теорий о том, как планетарные атмосферы развиваются вокруг М-карликов, но нам не удалось исследовать их эмпирически, - сказала Крейдберг. - Теперь с LHS 3844b у нас есть планета земного типа вне нашей Солнечной системы, где мы впервые можем наблюдательно определить, что атмосферы нет.»

По сравнению со звездами, похожими на Солнце, M-карлики излучают высокий уровень ультрафиолетового света (хотя в целом меньше света), что вредно для жизни и может разрушить атмосферу планеты. Они особенно неистовые в молодости, отрыгивая большое количество вспышек, или всплесков радиации и частиц, которые могут сдирать на планетах многообещающие атмосферы.

Наблюдение Спитцера исключают наличие атмосферы с более чем десятикратным давлением Земли. (Измеряется в единицах, называемых барами, атмосферное давление Земли на уровне моря составляет около 1 бар.) Атмосфера от 1 до 10 бар на LHS 3844b также почти исключена, хотя авторы исследования отмечают, что существует небольшой шанс, что она могла бы существовать, если звездные и планетарные свойства соответствовали бы некоторым весьма специфическим и маловероятным критериям. Они также утверждают, что на планете, которая находится так близко к звезде, тонкая атмосфера будет удалена интенсивным излучением звезды и оттоком материала (часто его называют звездными ветрами).

«Я все еще надеюсь, что другие планеты вокруг М-карликов могли сохранить атмосферу, - говорит Крейдберг. - Планеты земной группы в нашей Солнечной системе чрезвычайно разнообразны, и я ожидаю, что то же самое будет и для систем с экзопланетами.»

Голая скала

Ранее Спитцер и космический телескоп Хаббла собирали информацию об атмосфере множества газовых планет, но LHS 3844b оказывается самой маленькой планетой, для которой ученые использовали свет, поступающий с ее поверхности, чтобы узнать о ее атмосферу (или ее отсутствие). Ранее Спитцер использовал транзитный метод для изучения семи скалистых миров вокруг звезды TRAPPIST-1 (также М-карлик) и чтобы узнать об их возможном общем составе; например, некоторые из них, вероятно, содержат водный лед.

Авторы нового исследования пошли на шаг дальше, используя поверхностный альбедо LHS 3844b (или его отражательную способность), чтобы попытаться определить ее состав.

Исследование показывает, что LHS 3844b «достаточно темная», по словам соавтора Реню Ху, ученого-екзопланетолога из Лаборатории реактивного движения НАСА, которая руководит космическим телескопом "Спитцер". Он и его соавторы считают, что планета покрыта базальтом, своеобразной вулканической породой. «Мы знаем, что моря Луны сформированы древним вулканизмом, - сказал Ху, - и мы постулируем, что это может быть тем, что произошло на этой планете».

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Экзопланеты