Новый взгляд на планету TRAPPIST-1b вызывает опасения по поводу звездного «загрязнения»
Планета TRAPPIST-1b, масса которой в 1,4 раза превышает массу Земли, находится всего в 40 световых годах от Солнечной системы, не имеет заметной атмосферы, которая могла бы защитить ее от палящего излучения родительской звезды.
Однако это открытие, сделанное с помощью фотометрических наблюдений телескопа Джеймс Уэбб в среднем инфракрасном диапазоне, не было неожиданным; исследование было больше направлено на тщательное изучение меньшего по размеру каменистого мира при более низких температурах, чем мы обычно делаем.
Теперь появились новые спектроскопические наблюдения JWST в ближнем инфракрасном диапазоне, которые предполагают, что поведение родительской звезды экзопланеты может мешать способности проводить точные измерения этой экзопланеты.
Заметьте, TRAPPIST-1b по-прежнему непригоден для жизни в том виде, в котором мы его знаем. Но открытие, сделанное астрономом Оливией Лим из Монреальского университета, предполагает, что звездное загрязнение может привести к ложному обнаружению молекул, не связанных с экзопланетой.
«Наши наблюдения не обнаружили признаков атмосферы на TRAPPIST-1 b. Это говорит нам о том, что планета может представлять собой голую скалу, иметь облака высоко в атмосфере или иметь очень тяжелую молекулу, такую как углекислый газ, которая делает атмосферу слишком маленькой для обнаружения», — говорит астрофизик Райан Макдональд.
«Но что мы действительно видим, так это то, что звезда является абсолютно самым большим эффектом, доминирующим в наших наблюдениях, и она будет делать то же самое с другими планетами в системе».
Проблема в том, что звезды не просто все время остаются там с одинаковой яркостью. Звездные пятна могут вызвать затемнение, а изменения яркости звезды могут повлиять на спектроскопические наблюдения атмосфер экзопланет.
Такие наблюдения проводятся, когда экзопланета проходит между Землей и своей родительской звездой. Это приводит к тому, что свет звезды мгновенно тускнеет; но некоторая часть звездного света проходит через атмосферу экзопланеты по краю планетарного диска.
Ученые могут искать изменения в спектре света во время прохождения экзопланеты и использовать эти изменения для поиска признаков молекул, поглощающих и переизлучающих свет определенных длин волн.
Если бы свет звезды никогда не менялся, это было бы довольно легко. Но исследователи обнаружили, что звездная активность может сильно испортить спектроскопические наблюдения.
«Помимо загрязнения звездными пятнами, мы видели звездную вспышку — непредсказуемое событие, во время которого звезда выглядит ярче в течение нескольких минут или часов», — говорит Оливия Лим.
«Эта вспышка повлияла на наши измерения количества света, блокируемого планетой. Такие признаки звездной активности трудно смоделировать, но нам необходимо их учитывать, чтобы гарантировать правильную интерпретацию данных».
Команда смоделировала звездное загрязнение, а затем провела два анализа данных: первый с удаленным звездным загрязнением, второй с нетронутым. Оба результата выглядели очень похожими; то есть спектр с TRAPPIST-1b был более или менее таким же, как и без него.
Это было подтверждением более ранних фотометрических результатов в среднем инфракрасном диапазоне, которые показали, что у экзопланеты нет атмосферы. Но работа команды также показала важность принятия во внимание звездного загрязнения перед анализом данных.
Хорошо, что ученые поняли это сейчас. В системе TRAPPIST-1 имеется семь экзопланет, три из которых находятся в обитаемой зоне звезды – на умеренном расстоянии, где не слишком жарко и не слишком холодно для жизни в том виде, в котором мы ее знаем.
JWST еще предстоит изучить эти обитаемые зоны, но теперь, когда астрономы знают, что звездное загрязнение может исказить результаты, ученые могут принять это во внимание.
Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters.