|
У TRAPPIST-1 b нет существенной атмосферы
|
|
|
|
Международная группа исследователей использовала космический телескоп NASA/ESA/CSA James Webb для измерения температуры скалистой экзопланеты TRAPPIST-1 b. Измерение основано на тепловом излучении планеты: тепловой энергии, выделяемой в виде инфракрасного света, обнаруженного прибором среднего инфракрасного диапазона Уэбба (MIRI). Результат показывает, что дневная сторона планеты имеет температуру около 500 Кельвинов (примерно 230°C), и предполагает, что у нее нет существенной атмосферы. Это первое обнаружение любой формы света, излучаемого экзопланетой, столь же маленькой и такой же холодной, как скалистые планеты в нашей Солнечной системе. Результат знаменует собой важный шаг в определении того, могут ли планеты, вращающиеся вокруг небольших активных звезд, таких как TRAPPIST-1, поддерживать атмосферу, необходимую для поддержания жизни. Это также служит хорошим предзнаменованием для способности Уэбба охарактеризовать экзопланеты размером с Землю с умеренным климатом, используя MIRI.
|
|
|
|
«Эти наблюдения действительно используют возможности Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне», — сказал Томас Грин, астрофизик из Исследовательского центра Эймса НАСА и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature. «Никакие предыдущие телескопы не обладали такой чувствительностью, чтобы измерять такой тусклый средний инфракрасный свет». В начале 2017 года астрономы сообщили об открытии семи скалистых планет, вращающихся вокруг ультрахолодного красного карлика (или М-карлика) в 40 световых годах от Земли. Что примечательно в планетах, так это их сходство по размеру и массе с внутренними скалистыми планетами нашей Солнечной системы. Хотя все они вращаются гораздо ближе к своей звезде, чем любая из наших планет вращается вокруг Солнца — все они могли бы удобно разместиться на орбите Меркурия — они получают сопоставимое количество энергии от своей крошечной звезды.
|
|
|
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. Хотя она не находится в обитаемой зоне системы, наблюдения за планетой могут предоставить важную информацию о ее родственных планетах, а также о других М-карликовых системах. «Таких звезд в Млечном Пути в десять раз больше, чем таких звезд, как Солнце, и у них в два раза больше каменистых планет, чем у звезд, подобных Солнцу», — объяснил Грин. «Но они также очень активны — они очень яркие, когда молоды, и испускают вспышки и рентгеновские лучи, которые могут уничтожить атмосферу».
|
|
|
|
Соавтор Эльза Дюкро из CEA во Франции, входившая в группу, проводившую первоначальные исследования системы TRAPPIST-1, добавила: «Легче характеризовать планеты земной группы вокруг более мелких и холодных звезд. Если мы хотим понять обитаемость вокруг M звезды, система TRAPPIST-1 — отличная лаборатория. Это лучшие объекты, которые у нас есть для изучения атмосфер каменистых планет». Предыдущие наблюдения TRAPPIST-1 b с помощью космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА, а также космического телескопа НАСА Спитцер не обнаружили никаких доказательств существования пухлой атмосферы, но не смогли исключить наличие плотной атмосферы. Один из способов уменьшить неопределенность — измерить температуру планеты. «Эта планета заблокирована приливами, одна сторона которой постоянно обращена к звезде, а другая находится в постоянной темноте», — сказал Пьер-Оливье Лагаж из CEA, соавтор статьи. «Если у него есть атмосфера для циркуляции и перераспределения тепла, дневная сторона будет холоднее, чем если бы атмосферы не было».
|
|
|
|
Команда использовала технику, называемую фотометрией вторичного затмения, в которой MIRI измеряла изменение яркости системы по мере того, как планета двигалась за звездой. Хотя TRAPPIST-1 b недостаточно горячий, чтобы излучать видимый свет, он излучает инфракрасное излучение. Вычитая яркость звезды отдельно (во время вторичного затмения) из яркости звезды и планеты вместе взятых, они смогли успешно рассчитать, сколько инфракрасного света испускает планета. Обнаружение Уэббом вторичного затмения само по себе является важной вехой. У звезды более чем в 1000 раз ярче планеты изменение яркости составляет менее 0,1%. «Были также некоторые опасения, что мы пропустим затмение. Все планеты тянут друг друга, поэтому орбиты не идеальны», — сказал Тейлор Белл, научный сотрудник Института экологических исследований области залива, который проанализировал данные. «Но это было просто потрясающе: время затмения, которое мы видели в данных, совпало с предсказанным временем с точностью до пары минут».
|
|
|
|
Анализ данных пяти отдельных наблюдений вторичных затмений показывает, что TRAPPIST-1 b имеет дневную температуру около 500 Кельвинов, или примерно 230°C. Команда считает, что наиболее вероятной интерпретацией является то, что у планеты нет атмосферы. «Мы сравнили результаты с компьютерными моделями, показывающими, какой должна быть температура в различных сценариях», — пояснил Дюкро. «Результаты почти идеально согласуются с черным телом, состоящим из голой скалы и без атмосферы для циркуляции тепла. Мы также не видели никаких признаков поглощения света углекислым газом, которые были бы очевидны в этих измерениях».
|
|
|
|
Это исследование было проведено в рамках программы гарантированного наблюдения за временем (GTO) 1177, которая является одной из восьми утвержденных программ GTO и General Observer (GO), разработанных для того, чтобы помочь полностью охарактеризовать систему TRAPPIST-1. В настоящее время проводятся дополнительные наблюдения за вторичным затмением TRAPPIST-1 b, и теперь, когда они знают, насколько хорошими могут быть данные, команда надеется в конечном итоге получить полную фазовую кривую, показывающую изменение яркости по всей орбите. Это позволит им увидеть, как температура меняется от дневной к ночной, и подтвердить, есть ли у планеты атмосфера или нет. «Была одна цель, о которой я мечтал», — сказал Лагаге, работавший над разработкой прибора MIRI более двух десятилетий. «И это был этот. Это первый раз, когда мы можем обнаружить излучение каменистой планеты с умеренным климатом. Это действительно важный шаг в истории открытия экзопланет».
|
|
|
|
Источник
|
