Астрономы раскрыли природу адской планеты размером больше Земли, похожей на безжизненный Меркурий

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) раскрыл природу темного, раскаленного мира, который может напоминать Луну или Меркурий, но при этом примерно на 30 процентов больше Земли. Это открытие, недавно описанное группой астрономов из нескольких институтов, представляет собой научный подход следующего уровня к характеристике планет за пределами Солнечной системы, включая изучение их атмосфер, состава поверхности и геологической истории.

Экзопланета LHS 3844b была впервые обнаружена астрономами в 2018 году и находится всего примерно в 50 световых годах от нас. Эта экзопланета гравитационно захвачена на стремительную 11-часовую орбиту вокруг красного карлика, масса и размер которого менее одной пятой от массы и размера нашего Солнца. Поскольку экзопланета вращается так близко к своему тусклому красному светилу — на расстоянии всего трех звездных диаметров — любая атмосфера, которая у нее могла быть, вероятно, была сдута звездным излучением, оставив после себя обнаженную каменистую поверхность. Такая близость также вызывает приливный захват, поэтому одна сторона экзопланеты всегда обращена к звезде, в то время как другая ее сторона погружена в вечную тьму. На вечной дневной стороне температура достигает 1000 Кельвинов.

Ранее астрономы нашли некоторые признаки того, что LHS 3844b проявляет тектоническую активность, подобную земной коре, что стало первым подобным явлением за пределами нашей Солнечной системы. Однако более детальное изучение говорит об обратном. Исследователи использовали прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа Уэбб для наблюдения за этой каменистой экзопланетой в среднем инфракрасном свете. Но даже наш самый мощный космический телескоп не может на самом деле «увидеть» этот темный шар так, как мы видим объекты в нашей Солнечной системе. Вместо этого JWST наблюдал часть инфракрасного излучения планеты, чтобы получить спектр, похожий на световой отпечаток пальца объекта. Поскольку каждый элемент и химическое соединение поглощает и излучает разные длины волн света, определение спектров небесных объектов позволяет астрономам выяснить, из чего они состоят.

Таким образом, исследователи вычислили, что поверхность LHS 3844b может напоминать лунный или земной базальт — магматическую породу, которая образуется, когда богатая магнием и железом лава быстро затвердевает. Она также может напоминать земную мантию, которая также обогащена этими элементами, а не более мелкую кору, которая покрывает нашу голубовато-зеленую планету подобно яблочной кожуре. Это предполагает два возможных сценария для внешнего вида экзопланеты. Во-первых, она может состоять из недавно сформированных каменных плит, что означает, что LHS 3844b геологически активна, возможно, в ней происходят вулканические процессы. Альтернативно, это может быть мертвый, выветренный мир, покрытый реголитом, превращенным в пыль от эонов бомбардировки радиацией и ударами метеоритов — в конце концов, у него нет атмосферы для защиты. Важно то, что, по-видимому, на ней отсутствует силикатная кора, подобная земной.

Себастьян Зиеба, научный сотрудник программы NASA Sagan в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, отмечает, что можно сделать вывод о неприменимости или неэффективности земной тектоники плит для этой планеты, а также о том, что эта планета, вероятно, содержит очень мало воды. Чтобы понять, является ли этот мир живым или мертвым, исследователи объединили космические и земные знания. На нашей планете и на других активных объектах Солнечной системы, таких как Ио, выделение углекислого газа и серы сопровождает вулканическую активность. Однако JWST не уловил следов вулканических газов, что намекает на то, что LHS 3844b — неактивный мир, чей расцвет уже прошел, потенциально напоминающий нашу самую маленькую планету Меркурий.

Чтобы дополнительно уточнить характеристики планеты, исследователи уже получили дополнительные данные с JWST. Теперь им предстоит выявить сложные различия в том, как свет отражается от поверхностей скал, плит и возможных порошков разного размера, текстуры и твердости. К счастью, астрономы уже имеют опыт в этом, изучая безвоздушные объекты Солнечной системы, такие как астероиды. В целом, это открывает широкий увлекательный путь, который может раскрыть бесчисленные неизведанные чужие миры. Ведущий автор исследования Лаура Крейдберг заключает, что исследователи уверены в том, что та же методика позволит им прояснить природу коры LHS 3844b и, в будущем, других каменистых экзопланет.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.