Астрономы объявили об историческом достижении — первом прямом обнаружении атмосферы вокруг скалистой планеты, расположенной в обитаемой зоне своей звезды. Этот прорыв знаменует собой значительный шаг вперед в поисках миров, потенциально способных поддерживать жизнь.
Характеристики планеты LHS 1140 b
Планета, получившая название LHS 1140 b, находится на расстоянии около 48 световых лет от Земли. Согласно результатам нового исследования, ее атмосфера содержит гелий. Помимо того, что это первая скалистая планета с обнаруженной напрямую атмосферой, она также является первой такого типа, находящейся в так называемой обитаемой зоне — области вокруг звезды, где температура может позволять существование жидкой воды на поверхности.
Исследователи утверждают, что среди известных экзопланет LHS 1140 b обладает наибольшим количеством признаков, связанных с обитаемостью. Основной автор исследования, Коллин Черубим, заявил Space.com, что прямое обнаружение гелия в атмосфере является беспрецедентным для скалистых экзопланет, а расположение в обитаемой зоне добавляет огромный интерес для астробиологии и поиска жизни.
История открытия и состав планеты
LHS 1140 b — это экзопланета, то есть планета за пределами Солнечной системы. Ее первоначально обнаружила команда астронома Джейсона Диттмана в 2017 году, и он также участвует в текущем исследовании. По словам Диттмана, потребовались годы наблюдений, чтобы ученые смогли подтвердить наличие атмосферы.
Он отметил, что хотя планета была найдена около десяти лет назад, только сейчас было сделано заключение о наличии атмосферы. Диттман подчеркнул, что планета имеет твердую поверхность и состоит из камня. Хотя точный вид этой поверхности пока неизвестен, команда считает весьма вероятным наличие воды на планете.
Условия для жидкой воды
LHS 1140 b вращается вокруг красного карлика — звезды, которая меньше и холоднее Солнца. Несмотря на то, что планета расположена значительно ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, это расстояние достаточно для поддержания температур, совместимых с «зоной Золотой середины», которая считается подходящей для существования жидкой воды. Исследователи полагают, что недавно обнаруженная атмосфера может способствовать сохранению этих условий.
Черубим предположил, что планета, вероятно, содержит много воды. Он добавил, что если атмосфера обеспечивает парниковый эффект, то условия, которые мы считаем обитаемыми на Земле, скорее всего, будут там существовать и смогут поддерживать жидкую воду.
Сходство с Землей и научный контекст
Несмотря на то, что LHS 1140 b не является точной копией Земли, исследователи выделяют два сходства: ее состав — это скалистая планета, вероятно, с железным ядром и теперь известная наличием атмосферы; и ее температура, подходящая для жидкой воды на поверхности, что является одним из ключевых требований для жизни, как мы ее знаем на Земле.
Среди более чем шести тысяч идентифицированных экзопланет, прямое подтверждение атмосферы на скалистой планете в обитаемой зоне стало уникальным моментом. Одним из главных вызовов является то, что LHS 1140 b вращается вокруг красного карлика — самого распространенного типа звезд в Млечном Пути, который составляет примерно треть размера Солнца. Эти звезды долго остаются активными, испуская мощные вспышки радиации, такие как солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Обычно такая радиация полностью разрушает атмосферы близлежащих планет, что вызывало сомнения относительно способности скалистых планет вокруг красных карликов сохранять атмосферу долгое время.
Черубим отметил, что это открытие демонстрирует, что по крайней мере эта скалистая планета смогла сохранить свою атмосферу на протяжении миллиардов лет, что является «обоснованным и надежным способом сказать да: атмосферы могут выживать на скалистых экзопланетах». Ученые также предполагают, что в атмосфере могут присутствовать другие газы помимо гелия, часть которых могла быть потеряна в прошлом из-за интенсивной радиации звезды. Однако, поскольку звезда имеет возраст около шести миллиардов лет — что на несколько миллиардов лет старше фазы снижения этой интенсивной активности — команда считает, что планета продолжит сохранять свою атмосферу. Диттман упомянул, что, хотя часть гелия медленно уходит в космос, аналогичный процесс происходит и с атмосферой самой Земли.
Метод обнаружения атмосферы
Подтверждение атмосферы стало результатом теоретического прогноза, разработанного Коллином Черубимом во время его докторской диссертации. Он объяснил, что все началось с математической модели, созданной для изучения эволюции скалистых планет, и из нее он сделал очень специфическое предсказание относительно этой планеты.
Исследователь принял решение применить метод, обычно используемый для изучения газовых гигантов, к скалистой планете, что было беспрецедентным шагом. Результаты оказались полностью согласованы с его модельным прогнозом, что позволило завершить цикл научного метода.
Для проверки гипотезы команда использовала спектрограф Warm Infrared Echelle (WINERED), установленный в Обсерватории Магеллан в Чили. Во время одних и тех же наблюдений они отслеживали прохождение LHS 1140 b и другой планеты перед своей звездой. Спектроскопический анализ позволил выявить химические сигнатуры в атмосферах обоих миров. В то время как один из них не дал результатов, LHS 1140 b продемонстрировал прямой и неопровержимый сигнал присутствия гелия.
Значение открытия
Несмотря на важность находки, исследователи подчеркивают, что это не означает, что планета обитаема. Черубим уточнил, что он не утверждает, что на планете есть жизнь. По мнению команды, будущие наблюдения позволят выявить другие газы в атмосфере и проверить наличие воды. Хотя новые исследования могут не подтвердить обитаемость или обнаружить формы жизни, они значительно расширят знания о скалистых планетах этого типа. Поскольку LHS 1140 b стала первой планетой с такими характеристиками, чья атмосфера была подтверждена, она представляет собой важный шаг к пониманию эволюции потенциально обитаемых планет и может помочь ответить на один из древнейших вопросов человечества: одиноки ли мы во Вселенной?
