Телескоп Уэбба обнаружил загадочный водяной пар в соседней звездной системе

Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил водяной пар вокруг скалистой экзопланеты, которая вращается вокруг звезды, расположенной в 26 световых годах от Земли.

Теперь астрономы пытаются определить, является ли этот водяной пар показателем того, что было бы первым известным присутствием атмосферы вокруг каменистой экзопланеты.

Маленькие холодные красные карлики — самые распространенные звезды во Вселенной. Экзопланеты, обнаруженные в «обитаемой зоне» — идеальном расстоянии от звезды, позволяющем планете быть достаточно теплой для размещения жидкой воды на ее поверхности — часто очень близко вращаются вокруг красных карликов, поскольку они не такие теплые, как Солнце.

Красные карлики излучают ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, которое может разрушить хрупкие слои газа, что заставляет ученых задаться вопросом, могут ли твердые планеты, вращающиеся вокруг них, поддерживать или восстанавливать атмосферу.

Астрономы наблюдали горячую скалистую экзопланету под названием GJ 486 b с помощью телескопа Уэбба. Планета примерно на 30% больше Земли и имеет гораздо более сильную поверхностную гравитацию, чем наша планета.

Планета находится так близко к своей родительской звезде, что GJ 486 b совершает один оборот вокруг нее каждые 1,5 земных дня, и эта близость нагревает планету до температуры поверхности 800 градусов по Фаренгейту (430 градусов по Цельсию). Астрономы считают, что планета заблокирована приливами, а это означает, что одна сторона всегда обращена к звезде, а другая — постоянная ночная сторона — подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли.

Хотя палящие температуры делают планету слишком горячей, чтобы на ней можно было жить, наблюдения GJ 486 b с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба выявили признаки водяного пара. Исследование с подробным описанием результатов было принято для публикации в The Astrophysical Journal Letters.

Наличие водяного пара может свидетельствовать о том, что у GJ 486 b каким-то образом есть атмосфера, несмотря на ее высокую температуру и близость к звезде.

Тайна водяного пара

В то время как водяной пар ранее был обнаружен на газообразных экзопланетах, ученым еще предстоит найти атмосферу вокруг каменистой экзопланеты — это было бы знаковым событием, поскольку это сделало бы ее в некотором роде похожей на планеты в нашей Солнечной системе, такие как Земля и Марс. , которые считаются скалистыми.

«Водяной пар в атмосфере на горячей каменистой планете станет крупным прорывом в науке об экзопланетах. Но мы должны быть осторожны и убедиться, что звезда не является виновником», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Кевин Стивенсон, главный исследователь программы наблюдений Уэбба в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

Команда, наблюдающая GJ 486 b, наблюдала, как планета дважды пересекала ее звезду, а затем они использовали несколько методов для анализа данных, полученных инструментами телескопа.

Когда планеты проходят перед своими звездами, что также известно как транзит, звездный свет может фильтроваться через атмосферу планеты и выделять химические следы различных газов и элементов. Результаты анализа данных Уэбба показали, что водяной пар присутствует около GJ 486 b.

Но астрономы внимательно относятся к своей интерпретации результатов, потому что возможно, что водяной пар связан с самой звездой.

«Мы видим сигнал, и он почти наверняка связан с водой. Но мы пока не можем сказать, является ли эта вода частью атмосферы планеты, то есть планета имеет атмосферу, или же мы просто наблюдаем водную сигнатуру, исходящую от звезды», — сказала ведущий автор исследования Сара Моран, научный сотрудник с докторской степенью. В Университете Аризоны в Тусоне, говорится в заявлении.

На этом рисунке показаны данные, собранные телескопом Уэбба во время наблюдения GJ 486 b.

Водяной пар существует даже на нашем Солнце в областях солнечных пятен. Солнечные пятна или звездные пятна — это области, которые кажутся темными на звездах, потому что они холоднее, чем другие части поверхности.

Поскольку красный карлик, на котором находится GJ 486 b, намного меньше и холоднее Солнца, он может содержать даже больше водяного пара в своих звездных пятнах — достаточно, чтобы создать сигнал, который можно ошибочно интерпретировать как планетарную атмосферу, окружающую экзопланету, находящуюся на близкой орбите. Исследователи.

«Мы не наблюдали свидетельств того, что планета пересекает какие-либо звездные пятна во время транзитов. Но это не значит, что на звезде нет пятен в других местах. И это именно тот физический сценарий, который запечатлел бы этот сигнал воды в данных и мог бы в конечном итоге выглядеть как планетарная атмосфера», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Райан Макдональд, научный сотрудник NASA Sagan в Мичиганском университете в Анн-Арборе.

Тепло и излучение звезды, вероятно, со временем разрушат потенциальную атмосферу GJ 486 b. Если на экзопланете в настоящее время есть атмосфера, ей потребуется пополнение из постоянного источника, например пара из вулканов.

Будущие наблюдения за планетой с помощью различных инструментов на телескопе Уэбба могут раскрыть дополнительные подробности об источнике водяного пара.

«Это объединение нескольких инструментов, которые действительно определят, есть ли у этой планеты атмосфера», — сказал Стивенсон.