JWST потенциально обнаруживает водяной пар на экзопланете

Используя космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, чтобы посмотреть на скалистую экзопланету, известную как GJ 486 b, исследователи обнаружили признаки водяного пара — отсылку к атмосфере.

Никакой атмосферы вокруг каменистой экзопланеты раньше не обнаруживали. Тем не менее, ученые, работающие с космическим телескопом Джеймса Уэбба, обнаружили водяной пар вокруг экзопланеты GJ 486 b, что станет первым случаем подтверждения.

Ученые, анализирующие скалистые экзопланеты, размеры которых меньше или равны 1,4 радиуса Земли, стремятся выяснить, могут ли они поддерживать или воссоздавать атмосферу в экстремальных условиях.

Доктор Джеймс Кирк, Миннесота Кафедра физики ИмператорскогоПомогите проанализировать данные. Он сказал: «Предыдущие поиски атмосфер каменистых экзопланет вокруг красных карликов были безрезультатными. Наше исследование GJ 486b показывает наличие воды в системе, либо в атмосфере планеты, либо в межзвездной атмосфере.

«Если последующие наблюдения подтвердят, что вода присутствует в атмосфере планеты, это будет иметь важные последствия для нашего понимания атмосферы и обитаемости скалистых экзопланет, вращающихся вокруг красных карликов».

Понимание обитаемости скалистых экзопланет

GJ 486 b примерно на 30% больше Земли и имеет более сильное гравитационное притяжение, чем Земля.

Он обращается вокруг красного карлика один раз за два земных дня. Ожидается, что он будет закрыт от приливов, с постоянной дневной и ночной сторонами.

Хотя масса GJ 486 b в три раза превышает массу Земли, она пересекает свою звезду, пересекая ее перед звездой с нашей точки зрения.

Планета должна находиться на тесной орбите с красным карликом, чтобы оставаться достаточно теплой, чтобы потенциально иметь жидкую воду.

Поскольку красные карлики являются наиболее распространенными, скалистые экзопланеты, похожие на Землю, с большей вероятностью будут найдены на орбите такой звезды. Красные карлики холодные, поэтому планета должна находиться с ними на тесной орбите, чтобы оставаться достаточно теплой, чтобы иметь потенциально пригодную для жизни жидкую воду.

Эти звезды также очень активны, особенно в молодом возрасте, и излучают ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, которые могут повредить атмосферы планет. В результате один из важных открытых вопросов в астрономии заключается в том, может ли каменистая планета иметь атмосферу в таких экстремальных условиях.

На что указывает атмосфера внешних планет?

Если у GJ 486 b есть атмосфера, когда она проходит сквозь звездный свет, она проходит через эти газы, оставляя следы в свете, которые позволяют астрономам увидеть ее состав с помощью метода, называемого спектроскопией пропускания.

Хотя экзопланета находится слишком близко к своей звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне, наблюдения показывают намеки на водяной пар.

Если к планете прикреплен водяной пар, это указывает на то, что у нее есть атмосфера, несмотря на ее экстремальную температуру и близость к ее звезде.

Если есть атмосфера, то в будущем она будет постоянно пополняться вулканами, извергающими пар из недр планеты. Если вода уже присутствует в атмосфере планеты, необходимы дополнительные наблюдения, чтобы сузить количество воды.

Может ли Steam действительно быть звездой в непосредственной близости?

Однако команда отметила, что водяной пар мог находиться на самой звезде. Их исследование предполагает, что блестящие «звездные точки» могли оказывать такое влияние на японскую планету, возможно, вовсе не с планеты.

Так как звездные пятна — как и солнечные пятна на нашем Солнце — холоднее окружающей области, там будет концентрироваться водяной пар. В результате он может создать сигнал, имитирующий атмосферу планеты.

Исследователи отмечают, что необходимы дополнительные наблюдения, поскольку компьютерные модели показывают, что сигнал может исходить от богатой водой атмосферы планеты (обозначенной синей линией) или от звездных точек от красной карликовой звезды-хозяина (обозначенной желтой линией).

Как показано на диаграмме спектра пропускания, две модели расходятся в более коротких инфракрасных длинах волн, показывая, что водная сигнатура может исходить и от самой звезды.

Два пересечения, которые заняли около часа, были проанализированы с использованием трех различных методов данных, которые были согласованными. Команда запустила компьютерные модели, изучая несколько различных молекул, и пришла к выводу, что наиболее вероятным источником сигнала был водяной пар.

Хотя водяной пар может указывать на наличие атмосферы у GJ 486 b, правдоподобным объяснением также является водяной пар на звезде. Звезда-хозяин планеты достаточно холодная, чтобы в ее фотосфере мог существовать водяной пар.

«Водяной пар в атмосфере горячей каменистой планеты станет крупным прорывом в науке об экзопланетах»

Соавтор исследования доктор Сара Моран из Аризонского университета в Тусоне добавила: «Мы видим сигнал, и он почти наверняка исходит от воды. Но мы не можем сказать, является ли эта вода частью атмосферы планеты, что означает у планеты есть атмосфера», или если бы мы просто видели водную сигнатуру, исходящую от звезды».

Соавтор доктор Кевин Стефенсон из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса добавил: «Водяной пар в атмосфере горячей каменистой планеты стал бы огромным прорывом в науке об экзопланетах. Но мы должны быть осторожны и убедиться, что звезда не виновата».

Соавтор доктор Райан Макдональд из Мичиганского университета в Анн-Арборе сказал: «Мы не наблюдали свидетельств того, что планета пересекает какую-либо звездную точку во время транзита. Но это не означает, что нигде больше нет точек на орбите». звезда.

«И это именно тот физический сценарий, который запечатлел бы этот сигнал воды в данных, и он мог бы закончиться как планетарная атмосфера».