Астрономи за допомогою телескопа “Джеймс Вебб” (JWST) виявили кам’янисту планету за 41 світловий рік від Землі, яка може мати атмосферу.

Результати нового дослідження британських науковців з Брістольського та Сент-Ендрюського університетів вказують, що планета Trappist-1e знаходиться у так званій “Зоні Золотовласки” навколо материнської зірки, у якій температура дозволяє існувати рідкій воді на поверхні цієї планети. У разі підтвердження даних про Trappist-1e за результатами подальших спостережень, ця планета може стати першою з виявленою атмосферою. 

Екзопланети, що обертаються навколо своїх зірок за межами Сонячної системи, і які можуть містити рідку воду, також повинні мати атмосферу з достатнім парниковим ефектом. Парниковий ефект створює додаткове тепло за рахунок поглинання та випромінювання газів в атмосфері та допомагає запобігти випаровуванню води в космос.

Trappist-1e — одна з семи кам’янистих планет, що обертаються навколо невеликої, відносно холодної зірки червоного карлика Trappist-1. Наразі більшість виявлених кам’янистих екзопланет обертаються навколо подібних червоних карликів із температурою, значною нижчою за наше Сонце. 

Це пов’язано не з тим, що планети, які обертаються навколо зірок, подібних до Сонця, рідкісні, а з технічними обмеженнями, відповідно до яких, легше знаходити та вивчати екзопланети, що обертаються навколо менших зірок. Червоні карлики мають багато переваг під час вимірювання властивостей планет, які обертаються навколо них.

Оскільки червоні карлики холодніші, їхні населені зони, де температура дозволяє існувати рідкій воді, розташовані набагато ближче до нашої Сонячної системи. Таким чином, рік на кам’янистій планеті з температурою, як на Землі, що обертається навколо червоного карлика, може становити лише кілька днів чи тиждень, порівняно з 365 земними днями. 

Одним зі способів виявлення таких екзопланет є вимірювання незначного послаблення світла від планети під час її проходження по диску зірки. Оскільки планети, що обертаються навколо червоних карликів, роблять повний оберт швидше, астрономи можуть спостерігати більше проходжень за короткий проміжок часу, що спрощує збір даних.

Під час транзиту астрономи можуть вимірювати поглинання газами в атмосфері планети. Поглинання — це процес, при якому певні гази поглинають світло на різних довжинах хвиль, перешкоджаючи його проходженню. Це дає вченим можливість визначити, які гази є в атмосфері.

При цьому, чим менша зірка, тим більша частина її світла блокується атмосферою планети під час проходження. Тому червоні карлики надають одну з найкращіх можливостей для пошуку планет з атмосферами.

Три планети з системи Trappist-1 — Trappist-1d, Trappist-1e та Trappist-1f (третя, четверта та п’ята планети від зірки), знаходяться у “Зоні Золотовласки”. JWST систематично шукає атмосфери на планетах системи Trappist-1 з 2022 року. 

Отримані результати щодо трьох найближчих до червоного карлика Trappist-1 планет вказують на те, що ці світи, ймовірно, у найкращому випадку мають скелястий ландшафт із розрідженою атмосферою. Однак планети, розташовані далі від зірки, що зазнають меншого бомбардування радіацією і потужними спалахами зірки, все ще потенційно можуть мати атмосфери. 

Астрономи передбачають два можливих пояснення того, що відбувається на Trappist-1e. Перше припущення передбачає, що планета має так звану вторинну атмосферу, що містить важкі молекули, зокрема, азот та метан.

Однак наявні спостереження недостатні, щоб виключити варіант, що Trappist-1e — гола кам’яниста планета без атмосфери. Щоб встановити, чи придатна планета Trappist-1e для життя, необхідно виміряти концентрацію парникових газів, таких як вуглекислий газ та метан.

В даний час ведуться ще 15 транзитів Trappist-1e, які мають завершитися до кінця 2025 року. У подальших спостереженнях астрономи планують змінити стратегію, включивши до них планету Trappist-1b — голу та скелясту. Це дозволить їм використати спостереження за Trappist-1b для більш точного відслідковування гарячих та холодних активних областей на зірці. Будь-яке надмірне поглинання газу, яке спостерігається лише під час транзитів Trappist-1e, буде зумовлене виключно атмосферою планети.

Результати дослідження опубліковані у журналі Astrophysical Journal Letters

Джерело: The Conversation; ZMEScience