Телескоп Джеймса Уэбба ищет обитаемость в знаменитой системе TRAPPIST-1

Из всех планет, которые мы обнаружили за пределами нашей Солнечной системы, большинство совсем не похожи на Землю. Чаще всего это газовые гиганты, такие как Юпитер, которые вращаются очень близко к своим звездам, что делает их очень горячими. Это также, как правило, самый простой тип экзопланет для обнаружения. Очень немногие из тысяч обнаруженных экзопланет могут быть потенциально пригодными для жизни — всего менее 50 . Вот почему астрономы были так взволнованы открытием в 2017 году системы под названием TRAPPIST-1 , в которой есть семь скалистых экзопланет размером с Землю, четыре из которых находятся в обитаемой зоне.

Но TRAPPIST-1 находится далеко, на расстоянии 40 световых лет, поэтому рассмотреть эти планеты в деталях непросто. У астрономов была некоторая информация о размерах планет и их орбитах, но чтобы действительно знать, могла ли там когда-либо возникнуть жизнь, им требовалась информация об атмосферах планет. И космический телескоп Джеймса Уэбба предоставил возможность исследовать это.

Концепция этого художника изображает семь скалистых экзопланет в системе TRAPPIST-1, расположенных в 40 световых годах от Земли. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Р. Больно (IPAC)

«Мы хотим знать, есть ли у каменистых планет атмосфера или нет», — сказал в своем заявлении Себастьян Зиба, ведущий автор исследования Уэбба системы TRAPPIST-1. «В прошлом мы могли по-настоящему изучать только планеты с плотной, богатой водородом атмосферой. С Уэббом мы, наконец, можем начать поиск атмосфер, в которых преобладают кислород, азот и углекислый газ».

В недавнем исследовании рассматривался TRAPPIST-1 c, который считался похожей на Венеру планетой, которая приливно привязана к своей звезде, поэтому одна сторона, дневная, всегда будет обращена к звезде и будет иметь температуру около 225 градусов. по Фаренгейту. «TRAPPIST-1 c интересен тем, что это, по сути, близнец Венеры: он примерно такого же размера, как Венера, и получает такое же количество излучения от своей звезды-хозяина, как Венера получает от Солнца», — объяснила соавтор Лаура Крейдберг. «Мы думали, что у него может быть плотная атмосфера из углекислого газа, как у Венеры».

Концепт этого художника показывает, как могла бы выглядеть горячая каменистая экзопланета TRAPPIST-1 c, основанная на этой работе. TRAPPIST-1 c, вторая из семи известных планет в системе TRAPPIST-1, вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0,016 а.е. (около 1,5 миллиона миль), совершая один оборот всего за 2,42 земных дня. TRAPPIST-1 c немного больше Земли, но имеет примерно такую ​​же плотность, что указывает на то, что он должен иметь каменистый состав. Измерение Уэббом 15-микронного среднего инфракрасного света, излучаемого TRAPPIST-1 c, предполагает, что планета имеет либо голую каменистую поверхность, либо очень тонкую атмосферу из углекислого газа.
Концепт этого художника показывает, как может выглядеть горячая каменистая экзопланета TRAPPIST-1 c. Измерение Уэббом 15-микронного среднего инфракрасного света, излучаемого TRAPPIST-1 c, предполагает, что планета имеет либо голую каменистую поверхность, либо очень тонкую атмосферу из углекислого газа. НАСА, ЕКА, CSA, Джозеф Олмстед (STScI)

Однако, когда исследователи использовали Уэбба для наблюдения за атмосферой TRAPPIST-1 c, они обнаружили, что она сильно отличается от плотной, богатой углекислым газом атмосферы Венеры. Вместо этого у планеты очень тонкая атмосфера — если она вообще есть.

Результаты несколько разочаровывают тех, кто надеется найти обитаемость, поскольку это означает, что планета, вероятно, сформировалась без большого количества воды. И возможно, что другие планеты в системе тоже могли образоваться без воды, что снижает вероятность того, что они могут быть обитаемы.

Несмотря на то, что результаты оказались не такими, как ожидалось, они по-прежнему являются захватывающей демонстрацией того, как развивались технологии, позволяющие нам видеть атмосферы экзопланет. «Удивительно, что мы можем это измерить», — сказал Крейдберг. «В течение десятилетий были вопросы о том, могут ли каменистые планеты сохранять атмосферу. Способность Уэбба действительно приводит нас в режим, в котором мы можем начать сравнивать экзопланетные системы с нашей солнечной системой так, как никогда раньше».

Исследование опубликовано в журнале Nature .