Дані JWST натякають на те, що Trappist-1e може мати атмосферу. Більше транзитів перевірить, чи може цей світ підтримувати рідку воду.
Останні спостереження з НАСАРозширений телескоп JWST виявив планету, розташовану 41 світловій роки із Землі, яка може мати атмосферу. Ця планета орбіти всередині “житлової зони”, область навколо зірки, де температура дозволяє рідкій воді залишатися на поверхні скелястого тіла. Вода є важливою, оскільки вона є однією з основних вимог до підтримки життя.
Якщо майбутні спостереження перевіряють ці результати, це було б вперше, коли скеляста планета в житловій зоні зірки була підтверджена, щоб утримувати атмосферу. Дослідження детально описано у двох дослідженнях, опублікованих у журналі Листи астрофізичних журналів.
Що визначає житлову зону
Зона житлової зони частково характеризується температурним діапазоном, виробленим теплом зірки. Планета повинна орбітувати лише на правій відстані, де умови не надмірно гарячі або холодні (заробляючи прізвисько “Зони золотихлоків”).
Однак, маючи правильну орбітальну відстань, недостатньо. Щоб утримати рідку воду, екзопланети (світи, які орбітують зірки поза нашою Сонячною системою), як правило, потребують атмосфери, здатної створити парниковий ефект. Парникові гази поглинають і повторюють тепло, зберігаючи планету теплішою та запобігаючи втечі води в космос.
Разом з міжнародною командою колег ми навчали найбільший телескоп у космосі, JWST NASA, на планеті під назвою Trappist-1 E. Ми хотіли визначити, чи є цей скелястий світ, який лежить у житловій зоні своєї зірки, приймає атмосферу. Планета-це одна з семи скелястих світів, які, як відомо, орбітують маленьку, прохолодну зірку «червоного карлика» під назвою Trappist-1.
Скелясті екзопланети є скрізь у нашій галактиці. Відкриття рясних скелястих планет у 2010 -х роках Кеплера та Тесс космічних телескопів має глибокі наслідки для нашого місця у Всесвіті.
Більшість скелястих екзопланет, які ми знайшли до цього часу, орбіту червоних карликових зірок, які набагато прохолодніші, ніж сонце (як правило, 2500 ° C/4500 ° F, порівняно з 5600 ° C/10 000 ° F). Це не тому, що планети навколо Sun-подібних зірок рідкісні, є лише технічні причини, чому легше знайти та вивчати планет, що обертаються меншими зірками.
Червоні карлики також пропонують багато переваг, коли ми прагнемо виміряти властивості їхніх планет. Оскільки зірки прохолодніші, їх житлові зони, де температура сприятлива для рідкої води, розташовані набагато ближче порівняно з нашою Сонячною системою, оскільки сонце набагато гарячіше. Таким чином, рік для скелястої планети з температурою Землі, яка обертається з червоною карликовою зіркою, може становити лише кілька днів до тижня порівняно з 365 днів Землі.
Вимірювання планетарних атмосфери
Один із способів виявлення екзопланет – це вимірювання незначного затемнення світла, коли планета переходить, або проходить перед її зіркою. Оскільки планети, що орбітують червоних карликів, потребують менше часу, щоб завершити орбіту, астрономи можуть спостерігати за більшою кількістю транзитів за коротший простір часу, що полегшує збирання даних.
Під час транзиту астрономи можуть вимірювати поглинання з газів в атмосфері планети (якщо вона має). Поглинання відноситься до процесу, згідно з яким певні гази поглинають світло на різних довжинах хвиль, заважаючи йому проходити наскрізь. Це забезпечує вченим способом виявлення, які гази присутні в атмосфері.
Принципово, чим менша зірка, тим більша частка її світла блокується атмосферою планети під час транзиту. Тож червоні зірки карликів – одне з найкращих місць для нас, щоб шукати атмосфери скелястих екзопланет.
Розташована на відносно близькій відстані 41 світлових років від Землі, система Trappist-1 привернула значну увагу з моменту її відкриття в 2016 році. Три планет, Trappist-1D, Trappist-1E та Trappist-1F (третій, четвертий та п’ятий планет від зірки) лежать у місті житлової зони.
JWST проводить систематичний пошук атмосфери на планетах Trappist-1 з 2022 року. Результати для трьох найпотаємніших планет, Trappist-1B, Trappist-1C та Trappist-1D, вказують на ці світи, швидше за все, є голими скелями з тонкими атмосферами в кращому випадку. Але планети далі, які бомбардуються з меншою радіацією та енергійними спалахами від зірки, все ще потенційно можуть володіти атмосферами.
Проблеми зоряного забруднення
Ми спостерігали Trappist-1E, планету в центрі житлової зони зірки, з JWST чотири окремі випадки з червня-жовтня 2023 року. Ми негайно помітили, що наші дані сильно впливали на те, що відомо як «зоряне забруднення» з гарячих та холодних активних регіонів (подібних до сонячних плям) на Trappist-1. Це вимагало ретельного аналізу для вирішення. Врешті -решт, нашу команду знадобилося протягом року, щоб просіяти дані та відрізнити сигнал, що надходить від зірки від сигналу планети.
Ми бачимо два можливі пояснення того, що відбувається в Trappist-1E. Найбільш захоплююча можливість полягає в тому, що на планеті є так звана вторинна атмосфера, що містить важкі молекули, такі як азот та метан. Але чотири спостереження, які ми отримали, ще недостатньо точні, щоб виключити альтернативне пояснення планети, що є голим скелею без атмосфери.
Якщо Trappist-1e справді матиме атмосферу, це буде перший раз, коли ми знайшли атмосферу на скелястій планеті в житловій зоні іншої зірки.
Атмосфера та потенціал придатності
Оскільки Trappist-1e твердо лежить у житловій зоні, товста атмосфера з достатньою парниковою ефектом може забезпечити рідку воду на поверхні планети. Щоб встановити, чи є Trappist-1e, пристосована, нам потрібно буде виміряти концентрацію парникових газів, таких як вуглекислий газ та метан. Ці початкові спостереження є важливим кроком у цьому напрямку, але потрібно буде більше спостережень з JWST, щоб бути впевненим, чи має Trappist-1E атмосферу і, якщо так, для вимірювання концентрацій цих газів.
Як ми говоримо, додаткові 15 транзитів Trappist-1E проводяться і повинні бути завершені до кінця 2025 року. Наші спостереження використовують іншу стратегію спостереження, де ми націлюємо на послідовні транзити Trappist-1B (що є голим скелею) та Trappist-1e. Це дозволить нам використовувати голу скелю, щоб краще «простежити» гарячі та холодні активні регіони на зірці. Будь-яке надлишкове поглинання газів, що спостерігаються лише під час транзитів Trappist-1E, буде однозначно спричинене атмосферою планети.
Тож протягом наступних двох років ми повинні мати набагато кращу картину того, як Trappist-1e порівнюється з скелястими планетами в нашій Сонячній системі.
References: “JWST-TST DREAMS: NIRSpec/PRISM Transmission Spectroscopy of the Habitable Zone Planet TRAPPIST-1 e” by Néstor Espinoza, Natalie H. Allen, Ana Glidden, Nikole K. Lewis, Sara Seager, Caleb I. Cañas, David Grant, Amélie Gressier, Shelby Courreges, Kevin B. Stevenson, Sukrit Ranjan, Knicole Colón, Brett M. Morris, Ryan J. MacDonald, Douglas Long, Hannah R. Wakeford, Jeff A. Valenti, Lili Alderson, Natasha E. Batalha, Ryan C. Challener, Jingcheng Huang, Zifan Lin, Dana R. Louie, Elijah Mullens, Daniel Valentine, C. Matt Mountain, Laurent Pueyo, Marshall D. Perrin, Андреа Белліні, Єнс Каммерер, Маттія Лібралато, Ізабель Револлідо, Емілі Рікман, Сангмо Тоні Сон та Роленд П. ван дер Марель, 8 вересня 2025, Листи астрофізичних журналів.
Doi: 10.3847/2041-8213/adf42e
“JWST-TST Dreams: Обмеження вторинної атмосфери для планети про житлової зони Траппіст-1 e” від Ана Глідден, Сукріт Ранджан, Сара Сігер, Нестор Еспіноза, Райан Дж. Макдональд, Наталі Х. Аллен, Калеб І. Каньяс, Девід Грант, Амелі Грессієр, Кевіна Б. Стевенсон, Натхейн. Льюїс, Дуглас Лонг, Ханна Р. Уейкфорд, Лілі Олдерсон, Райан К. Челленер, Кнікол Колон, Джинченг Хуан, Зіфан Лін, Дана Р. Луї, Ілля Малленс, Крістін С. Сотцен, Джефф А. Валенті, Даніель Валентин, Марк Клампін, К. Матт, Маунт, Маршалл Перрін і Руентін, Мортл, 8. Верник, 8. Листи астрофізичних журналів.
Doi: 10.3847/2041-8213/adf62e
Адаптовано зі статті, спочатку опублікованої в розмові.
Ханна Уейкфорд отримує фінансування від британських досліджень та інновацій (UKRI) рамки під гарантією фінансування уряду Великобританії уряду Європи для гранту на стартер ERC (номер гранту EP/Y006313/1).
Райан Макдональд отримав фінансування від NASA через грантовий стипендію NASA Hubble HST-HF2-51513.001, присуджений Інститут наукового телескопаякий управляється Асоціацією університетів для досліджень в Astronomy, Inc., для НАСА, за контрактом NAS 5-26555.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
