JWST обнаружил водяной пар на скалистой Суперземле, но сигнал требует подтверждения

Арсений Щукин03.05.2023

0 1 085 2 минут(ы) на чтение

Скалистая экзопланета GJ 486 b в представлении художника. © NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Водяной пар и раньше видели в атмосферах экзопланет, но это были массивные газовые гиганты. Теперь исследователи сообщают о его обнаружении, но в совершенно другой системе — GJ 486, где скалистая суперземля вращается вокруг красного карлика. Но ученые не уверены, исходит ли сигнал от звезды или планеты.

В наблюдениях, проводимых телескопом Джеймс Уэбб (JWST), используется транзитный метод. Планета находится в 26 световых годах от Земли и регулярно проходит перед своей звездой; когда это происходит, часть звездного света блокируется планетой. Если присутствует атмосфера, часть света фильтруется через нее, а присутствующие газы оставляют след. Один такой след был найден, и он указывает на присутствие воды.

Это может быть первым свидетельством наличия воды в атмосфере каменистой планеты, но команда астрономов проявляет осторожность, поскольку модели предполагают, что вместо планеты сигнал воды может исходить от звезды. Водяной пар может присутствовать в звездах, особенно в звездных пятнах, которые холоднее, чем остальная часть звездной поверхности.

«Мы видим сигнал, и он почти наверняка связан с водой. Но мы пока не можем сказать, является ли эта вода частью атмосферы планеты, то есть у планеты есть атмосфера, или же мы просто наблюдаем водную сигнатуру, исходящую от звезды», — говорит автор исследования Сара Моран.

«Водяной пар в атмосфере на горячей каменистой планете станет крупным прорывом в науке об экзопланетах. Но мы должны быть осторожны и убедиться, что звезда не виновата», — добавил Кевин Стивенсон из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, главный исследователь программы.

На этом графике показан спектр пропускания, полученный в ходе наблюдений Уэбба за каменистой экзопланетой GJ 486 b. Анализ научной группы показывает намеки на водяной пар; однако компьютерные модели показывают, что сигнал может исходить от богатой водой атмосферы планеты (обозначенной синей линией) или от звездных пятен от родительской звезды — красного карлика (обозначенной желтой линией). Две модели заметно расходятся в более коротких инфракрасных длинах волн, что указывает на то, что потребуются дополнительные наблюдения с другими инструментами Уэбба, чтобы ограничить источник сигнала от воды. Фоновая иллюстрация планеты — это художественный вымысел. Уэбб не сделал снимок планеты. © NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Компьютерные модели, используемые учеными, расходятся на более коротких длинах волн. Это означает, что должна быть возможность подтвердить источник, как только он будет обнаружен. Открытие богатой водой атмосферы на каменистой экзопланете было бы фантастикой, но планета GJ 486 b не будет являться близнецом Земли.

Во-первых, она на 30 процентов больше Земли и в три раза массивнее. Во-вторых, она вращается очень близко к своей звезде, завершая полный год за 1,5 земных дня.

Красные карлики менее ярки и холоднее нашего Солнца, но на таком расстоянии планета все равно будет невероятно горячей (+425 °C). Вдобавок ко всему, она, вероятно, будет заблокирована приливами, поэтому с одной стороны планеты будет постоянный день, а с другой — вечная ночь.

Прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) на JWST вскоре также будет изучить экзопланету. Посмотрев, где находится самая жаркая ее часть, MIRI может помочь решить эту загадку. Если атмосферы нет, то она будет находиться на дневной стороне, а если есть, то циркуляция воздуха будет перемещать тепло.

«Это соединение нескольких инструментов вместе, которое действительно точно определит, есть ли у этой планеты атмосфера», — объяснил Кевин Стивенсон.

Исследование принято к публикации в Astrophysical Journal Letters.

Поделиться в соцсетях