JWST дает нам лучший взгляд на экзопланету размером с Землю TRAPPIST-1b
Экзопланета размером с Землю, возможно, самая многообещающая инопланетная система с точки зрения признаков жизни, вряд ли будет пригодной для жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба показывают, что самый внутренний мир системы TRAPPIST-1, экзопланета TRAPPIST-1b, масса которой в 1,4 раза больше, а радиус в 1,1 раза больше, чем у Земли, достигает невероятных 230 градусов по Цельсию (446 градусов по Фаренгейту) и вряд ли имеет атмосферу, обернутую вокруг нее. скалистое тело.
Это не удивительно; TRAPPIST-1b находится так близко к своей родительской звезде, что совершает оборот всего за 1,5 дня, получая в 4 раза больше звездного излучения, чем Земля; но это первый раз, когда мы смогли сделать эти измерения для мира, такого маленького и холодного — фактически самого близкого к нашей планете.
И, конечно же, информация поможет ученым узнать больше о других шести экзопланетах, которые, как известно, вращаются вокруг красного карлика TRAPPIST-1, системы, потенциальная обитаемость которой неизвестна.
«Легче характеризовать планеты земной группы вокруг более мелких и холодных звезд», — объясняет астроном Эльза Дюкро из Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA) во Франции.
«Если мы хотим понять обитаемость вокруг М-звезд, система TRAPPIST-1 — отличная лаборатория. лучшие цели, которые у нас есть для изучения атмосферы каменистых планет.»
Открытие В 2017 году было сообщено о системе TRAPPIST-1, семи скалистых экзопланетах, вращающихся вокруг красного карлика М в 40 световых годах от нас. Три из этих экзопланет находятся в так называемой обитаемой зоне звезды — на расстоянии от звезды, которое не настолько близко, чтобы вся жидкая вода выкипела, и не настолько далеко, чтобы она замерзла.
Это действительно дразнящая цель в поисках жизни за пределами Солнечной системы, но TRAPPIST-1 имеет некоторые существенные отличия от Солнечной системы, которые вызывают вопросы о том, могла ли там возникнуть жизнь.
Миры вокруг него намного ближе к звезде, чем наша домашняя система, с самой удаленной на орбите всего 18,8 дней. Поскольку красные карлики намного меньше, тусклее и холоднее Солнца, это означает, что обитаемая зона находится намного ближе к звезде… но красные карлики гораздо агрессивнее Солнца, извергая пространство вокруг себя мощными вспышками.
«Таких звезд в Млечном Пути в десять раз больше, чем таких звезд, как Солнце, и вероятность наличия каменистых планет у них в два раза выше, чем у звезд, подобных Солнцу», – говорит астрофизик Томас Грин. из Исследовательского центра Эймса НАСА.
«Но они также очень активны — они очень яркие, когда молоды, и испускают вспышки и рентгеновские лучи, которые могут уничтожить атмосферу».
TRAPPIST-1b — это первый шаг к пониманию того, как это действие могло повлиять на систему. Предыдущие исследования с использованием таких инструментов, как Хаббл и Спитцер, исключали разреженную, воздушную атмосферу вокруг экзопланеты, но возможность того, что TRAPPIST-1b все еще содержит толстую, плотную атмосферу, оставалась.
Именно здесь проявились инфракрасные возможности JWST. на первый план. Исследователи использовали уникальную мощность космического телескопа, чтобы попытаться измерить температуру TRAPPIST-1b — инфракрасный свет, испускаемый тепловым излучением, исходящим от экзопланеты.
Ключ был в кривой блеска, полученной при вращении экзопланеты вокруг звезды. Когда между нами и звездой проходит вращающаяся экзопланета, она блокирует часть света звезды, из-за чего она немного тускнеет.
Но когда экзопланета проходит позади звезды, происходит событие, известное как вторичное затмение. – также можно наблюдать затемнение.
Это связано с тем, что, когда экзопланета находится по обе стороны от звезды, она отражает часть света звезды, в дополнение к испусканию любого собственного излучения, увеличивая общее свет, наблюдаемый из системы. Это означает, что любой свет, наблюдаемый во время вторичного затмения, излучается только звездой.
Извлекая дополнительный свет, который можно обнаружить, когда экзопланета смещена в любую сторону, а также предполагаемый отраженный звездный свет, ученые может определить, сколько инфракрасного излучения излучает сама экзопланета, таким образом измеряя ее температуру. А это, в свою очередь, может выявить наличие или отсутствие атмосферы.
«Эта планета заблокирована приливами, одна сторона которой постоянно обращена к звезде, а другая находится в постоянной темноте», – говорит астроном CEA. Пьер-Оливье Лагаж из CEA. «Если у него есть атмосфера для циркуляции и перераспределения тепла, дневная сторона будет холоднее, чем если бы атмосферы не было».
Исследователи смогли поймать пять вторичных затмений для TRAPPIST-1b и извлечь из них В этих случаях дневная температура составляла около 230 градусов по Цельсию. Эта температура, хотя и ниже, чем на дневной стороне Меркурия в Солнечной системе, не соответствует наличию атмосферы.
«Мы сравнили результаты с компьютерными моделями, показывающими, какой должна быть температура в разных сценариях. », — говорит Дюкро.
«Результаты почти идеально согласуются с абсолютно черным телом, состоящим из голой скалы и без атмосферы для циркуляции тепла. Мы также не заметили никаких признаков поглощения света углекислым газом. которые будут очевидны в этих измерениях».
Исследователи говорят, что будущая работа может дополнительно охарактеризовать глобальное распределение тепла TRAPPIST-1b, чтобы лучше понять скалистые планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, и то, как они системы отличаются от наших.
Исследование опубликовано в Nature.
