АстрономияНовости

Аппарат Джеймс Уэбб измерил температуру каменистой экзопланеты TRAPPIST-1 b


Сегодня благодаря космическому телескопу "Джеймс Уэбб" был сделан действительно важный шаг в истории изучения экзопланет. С помощью инструмента MIRI удалось измерить температуру каменистой экзопланеты TRAPPIST-1 b по тепловому излучению планеты в виде инфракрасного света.

Результаты показали, что дневная сторона планеты имеет температуру около 230 °C. Из этого исследователи сделали вывод, что TRAPPIST-1 b может быть без атмосферы. Предыдущие наблюдения с помощью космических телескопов "Хаббл" и "Спитцер" не обнаружили никаких признаков наличия значительной атмосферы, а теперь "Уэбб" укрепляет эту гипотезу.

Это первое обнаружение любой формы света, излучаемого небольшой каменистой экзопланетой, подобной тем, что находятся в нашей Солнечной системе. Этот результат знаменует собой важный шаг в определении того, могут ли экзопланеты, вращающиеся вокруг небольших активных звезд, таких как TRAPPIST-1, иметь атмосферы, необходимые для поддержания жизни.

История системы TRAPPIST-1

В начале 2017 года астрономы сообщили об открытии семи каменистых планет, вращающихся вокруг ультрахолодной красной карликовой звезды TRAPPIST-1, расположенной в 40 световых годах от Земли. Их сходство по размеру и массе с внутренними каменистыми планетами нашей Солнечной системы сделало эту планетную систему очень интересной для ученых.

TRAPPIST-1 b, самая внутренняя планета, имеет орбитальное расстояние примерно в одну сотую от земного и получает примерно в четыре раза больше энергии, чем Земля получает от Солнца. И хотя она не находится в пригодной для жизни зоне, наблюдения за планетой могут дать важную информацию о ее братьях и сестрах, а также о других подобных системах.

Это новое исследование было проведено в рамках программы "Наблюдения в гарантированное время" (GTO) 1177, которая является одной из восьми утвержденных программ GTO и программ общих наблюдателей (GO), призванных помочь полностью охарактеризовать систему TRAPPIST-1.

Фотометрия вторичного затмения

Команда использовала метод, называемый фотометрией вторичного затмения: MIRI измерил изменение яркости системы по мере того, как планета двигалась за звездой.

TRAPPIST-1 b термически излучает инфракрасное свечение, и, вычитая его из яркости звезды (во время вторичного затмения), исследователи смогли успешно рассчитать количество инфракрасного света, излучаемого дневной стороной планеты.

Обнаружение Уэббом вторичного затмения само по себе является важной вехой. Поскольку звезда более чем в 1 000 раз ярче планеты, изменение яркости составляет менее 0,1 процента.

На графике ниже показаны объединенные данные пяти отдельных наблюдений в течение 3,5 часов, выполненных с использованием фильтра F1500W MIRI, который пропускает через детекторы только свет с длиной волны от 13,5 до 16,6 микрон. Синие квадраты - это индивидуальные измерения яркости. Красные круги показывают усредненные измерения, чтобы было легче заметить изменения со временем.

Кривая блеска, показывающая изменение яркости системы TRAPPIST-1 при движении самой внутренней планеты, TRAPPIST-1 b, за звездой - явление, известное как вторичное затмение.

Темная, приливная планета без атмосферы

Анализ данных пяти отдельных наблюдений вторичных затмений показывает, что суточная температура TRAPPIST-1 b составляет около 230 °C. Результат согласуется с результатами, полученными в ходе исследования. Этот результат согласуется с гипотезой о том, что планета приливно-отливная, т.е. всегда обращена одной стороной к звезде.

Окончательная модель, которую позволяют создать полученные данные, показывает нам планету с темной поверхностью, без атмосферы и без эффективного перераспределения тепла с дневной стороны на ночную.

Если бы тепловая энергия звезды действительно равномерно распределялась по планете, например, за счет атмосферы, не содержащей углекислого газа, температура в области 15 микрон составила бы 125 °C. Если бы в атмосфере было значительное количество углекислого газа, то она излучала бы еще меньше света, чем при 15 микронах, и поэтому была бы еще холоднее.

Модели учитывают известные свойства системы, включая размер и плотность планеты, температуру звезды и орбитальное расстояние планеты.

Сравнение суточной температуры TRAPPIST-1 b, измеренной с помощью среднеинфракрасного прибора Уэбба (MIRI), с компьютерными моделями, показывающими, какой была бы температура при различных условиях.

Выводы и дальнейшие наблюдения

Хотя TRAPPIST-1 b довольно горячий по земным меркам, он холоднее, чем дневная сторона Меркурия, которая состоит из голого камня и не имеет значительной атмосферы. Меркурий получает от Солнца примерно в 1,6 раза больше энергии, чем TRAPPIST-1 b от своей звезды.

В настоящее время ведутся дальнейшие наблюдения с помощью аппарата Уэбб. Команда надеется получить кривую блеска, показывающую общее изменение яркости звезды по мере прохождения планеты по всей ее орбите. Это позволит им увидеть, как меняется температура от дня к ночи, и подтвердить, есть ли у планеты атмосфера.

Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram
Back to top button