Астрономы подтвердили наличие атмосферы у каменистой экзопланеты LHS 1140 b, расположенной в зоне обитаемости красного карлика в созвездии Кит, в 48 световых годах от Земли. Открытие, основанное на наблюдениях 2024 года, стало первым доказательством существования газовой оболочки у потенциально обитаемой суперземли.
До сих пор ученые не имели убедительных свидетельств того, что планеты с твердой поверхностью, сопоставимые по размеру с Землей и находящиеся в зоне, где вода может оставаться жидкой, способны удерживать атмосферу. Красные карлики, к которым относится звезда LHS 1140, известны своей высокой активностью, и теоретически их излучение должно разрушать газовые оболочки ближайших планет за миллионы лет.
Главные мысли за 1 минуту
- У суперземли LHS 1140 b в зоне обитаемости впервые зафиксирована атмосфера — она содержит гелий и небольшие примеси водорода.
- Планета в 5,6 раза массивнее Земли и в 1,7 раза больше нее, а доля воды в ее составе оценивается от 9 до 19 процентов.
- Атмосфера теряет гелий со скоростью около 100 тысяч килограммов в секунду — это указывает на утечку легких газов под действием вспышек звезды.
- Открытие сделано группой планетологов под руководством Коллина Керувима из Гарвардского университета, статья опубликована в журнале Science.
- Дальнейшее изучение состава атмосферы запланировано с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» — это поможет оценить пригодность планеты для жизни.
Почему атмосферу так сложно обнаружить у каменистых планет
Из более чем шести тысяч известных экзопланет лишь около пятидесяти кандидатов соответствуют критериям потенциальной обитаемости: твердая поверхность, размер, близкий к земному, и расположение в зоне обитаемости. Но даже если планета подходит по этим параметрам, наличие атмосферы остается под вопросом.
Газовые гиганты, субнептуны и мини-нептуны удерживают газовую оболочку гораздо легче, чем каменистые тела. Модели показывают, что последним значительно сложнее сохранить атмосферу, особенно рядом с активными звездами.
Красные карлики — одновременно цель и угроза
Красные карлики составляют почти 75 процентов звездного населения Млечного Пути. Они тусклее и меньше Солнца, поэтому возле них проще обнаружить небольшие экзопланеты транзитным методом или методом лучевых скоростей.
Однако эти звезды отличаются высокой активностью: мощные вспышки, интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, потоки заряженных частиц.
Теоретически такое излучение способно разрушить атмосферу близлежащей планеты за считаные миллионы лет. LHS 1140 b обращается вокруг спокойного красного карлика LHS 1140, который проявляет относительно низкую активность, что, вероятно, позволило ей сохранить газовую оболочку.
Как ученые нашли гелий в оболочке LHS 1140 b
Экзопланету открыли в 2017 году. Ее орбитальный период составляет 24,7 земных суток, а расстояние до звезды — 0,0957 астрономической единицы (около 9,5 процента расстояния от Земли до Солнца).
В 2024 году команда Коллина Керувима из Гарвардского университета провела наблюдения LHS 1140 b с помощью наземного телескопа в чилийской обсерватории Лас-Кампанас.
В спектре поглощения планеты ученые обнаружили аномалию, указывающую на присутствие гелия. Дополнительные наблюдения и компьютерное моделирование подтвердили, что планета окружена атмосферой, верхние слои которой содержат гелий и небольшие примеси водорода.
Точное содержание этих газов пока не установлено. Под воздействием вспышек звезды часть легких атомов покидает планету, создавая характерный след в спектре. Скорость потери гелия составляет примерно 100 тысяч килограммов в секунду.
Что дальше: нужен «Джеймс Уэбб»
Сейчас ученые знают лишь то, что атмосфера у LHS 1140 b существует и теряет гелий. Полный состав и структура газовой оболочки остаются неизвестными. Именно эти параметры помогут определить, способна ли планета поддерживать условия, пригодные для известных форм жизни.
В ближайших планах исследователей — изучить атмосферу LHS 1140 b с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», который способен предоставить гораздо более детальную информацию о химическом составе.