Космический телескоп Джеймс Уэбб обнаружил водяной пар на каменистой планете
В 26 световых годах от нас, в созвездии Девы, каменистая планета, на 30% больше Земли и в три раза массивнее, обращается вокруг красного карлика за 1,5 земных дня. Слишком близко к звезде, чтобы быть частью обитаемой зоны, эта экзопланета, названная GJ 486 b, имеет температуру поверхности около 400 градусов Цельсия. Тем не менее наблюдения "Уэбба" показывают следы водяного пара.
Этот водяной пар может происходить из атмосферы планеты, и в этом случае он будет постоянно пополняться за счет излучения звезды-хозяина. Но может ли каменистая планета действительно поддерживать атмосферу во враждебной среде так близко к красному карлику?
На этот вопрос попыталась ответить группа исследователей, которые использовали спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) космического аппарата Джеймса Уэбба для анализа инфракрасного спектра этой планетной системы. На самом деле, водяной пар может как принадлежать к атмосфере планеты, так и происходить из внешнего слоя холодной звезды-хозяина.
Следы водяного пара. Но где?
Наиболее распространенными звездами во Вселенной являются красные карлики, холодные звезды, которые с большей вероятностью могут принять у себя каменистые экзопланеты. Красные карлики - активные звезды, особенно когда они молоды: они испускают ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи, которые могут разрушить атмосферы планет.
В случае с GJ 486 b, если водяной пар действительно связан с планетой, это говорит о наличии атмосферы, несмотря на палящую температуру и близость к звезде. Водяной пар уже был замечен на газообразных экзопланетах, но до сих пор ни одна атмосфера не была окончательно обнаружена вокруг каменистой экзопланеты.
Однако команда предупреждает, что водяной пар может исходить от самой звезды, особенно из ее более холодных областей, а не от планеты.
Подсказки в спектре излучения
GJ 486 b проходит мимо своей звезды, то есть проходит перед ней с нашей точки зрения. Если у нее есть атмосфера, звездный свет будет фильтроваться через эти газы во время транзита, оставляя отпечатки в свете, что позволит астрономам расшифровать ее состав с помощью метода, называемого спектроскопией пропускания.
Команда исследователей наблюдала два транзита, каждый из которых длился около часа. Затем они использовали три различных метода для анализа данных. Результаты всех трех методов совпадают: они показывают преимущественно плоский спектр, с интригующим увеличением в более коротких инфракрасных диапазонах волн. Команда провела компьютерные модели, рассматривающие ряд различных молекул, и пришла к выводу, что наиболее вероятным источником сигнала является водяной пар.
Проблема в том, что водяной пар может исходить от звезды. Даже в случае нашего Солнца водяной пар иногда можно обнаружить в солнечных пятнах, поскольку эти области очень холодные по сравнению с окружающей поверхностью звезды. Звезда-хозяин GJ 486 b намного холоднее Солнца, поэтому внутри ее звездных пятен будет сосредоточено еще больше водяного пара. В результате этого может возникнуть сигнал, имитирующий планетарную атмосферу.
Если вокруг GJ 486 b есть атмосфера, она должна постоянно пополняться за счет вулканов, выбрасывающих пар изнутри каменистой планеты. Но если вода действительно есть в атмосфере планеты, необходимы дальнейшие наблюдения, чтобы понять ее количество.
В любом случае, чтобы отличить планетарную атмосферу от сценария звездного пятна, другому инструменту "Уэбба", Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), потребуются наблюдения в более коротких инфракрасных диапазонах длин волн. Только благодаря совместному действию этих инструментов, возможно, удастся определить, есть ли у этой каменистой планеты атмосфера или нет.