Поскольку в последние годы такие миссии, как Kepler и TESS, обнаружили больше каменистых экзопланет, ученые с нетерпением ожидали запуска JWST. Мощный космический телескоп способен собирать инфракрасные спектры атмосфер экзопланет, что является ключевой задачей для изучения открываемых планет. Была выражена надежда, что эти характеристики атмосферы помогут нам лучше понять их пригодность для жизни.
Как мы уже видели, JWST оправдал свои обещания. Он изучил атмосферы многих экзопланет и даже обнаружил некоторые интригующие потенциальные признаки биологической активности, хотя и ничего однозначного.
Последней целью JWST в атмосфере экзопланеты является GJ 3929 b. Астрономы обнаружили ее в данных TESS в 2022 году. "Наш анализ подтверждает планетарную природу транзитной планеты GJ 3929 b", - написали авторы статьи за 2022 год. "Ее масса и радиус ( 0,43 массы Земли и 1,15 земного радиуса) относят ее к категории малых планет земного размера".
Планеты земного типа привлекают внимание по очевидным причинам.
Теперь получены результаты JWST, и некогда многообещающая планета кажется бесплодной. Наблюдения, результаты и заключение опубликованы в новой статье, размещенной на сервере препринтов arXiv под названием "Программа JWST Rocky Worlds DDT показывает, что GJ 3929b, вероятно, является голой скалой". Ведущим автором является Цяо Сюэ с факультета астрономии и астрофизики Чикагского университета.
"Мы сообщаем о первых результатах программы JWST Rocky Worlds Director's Discretion Time", - пишут авторы. Программа DDT объединяет наблюдения Хаббла и JWST для поиска атмосфер на каменистых экзопланетах, вращающихся вокруг красных карликов. Астрономы нацелены на эти планеты по нескольким причинам. Красных карликов очень много, и они составляют около 75% звезд Млечного Пути, поэтому на них, вероятно, сосредоточено большинство экзопланет.
Это долгоживущие звезды, а значит, у жизни на их планетах было бы достаточно времени для развития. Скалистых планет вокруг красных карликов множество, и они являются наиболее распространенными потенциально обитаемыми планетами в галактике. Их также легче изучать, поскольку пригодные для жизни зоны вокруг красных карликов очень малы. Их транзиты легче наблюдать, а их атмосферы хорошо освещены ближайшими звездами и поддаются спектроскопии.
Новые наблюдения уточнили измерения массы и размеров GJ 3929b, а также температуру его поверхности, которая соответствует температуре голой черной скалы. "Эти результаты исключают наличие атмосферы, богатой CO2, плотностью более 100 мбар при > 3 сигма, что позволяет предположить, что GJ 3929b потерял какую-либо значительную вторичную атмосферу", - пишут исследователи.
"Наши предварительные результаты моделирования подтверждают вывод о том, что у GJ 3929b отсутствует существенная атмосфера", - пишут исследователи. "Это добавляет ценные данные для оценки гипотезы космической береговой линии, которая утверждает, что наличие/отсутствие вторичной атмосферы в значительной степени определяется совокупным ультрафиолетовым излучением, получаемым планетой за время ее существования".
Гипотеза космической береговой линии основана на том факте, что рентгеновское и ультрафиолетовое излучение звезд может нагревать атмосферы планет. Если они достаточно нагреты, атмосферные частицы получают достаточно энергии, чтобы покинуть атмосферу планеты. Этот процесс называется фотоиспарением или выходом из атмосферы.
Исследователи сравнили GJ 3929b с тремя вариантами космической береговой линии и пришли к выводу, что во всех трех случаях нет воздуха.
Первые два посещения GJ 3929b в рамках программы DDT "Скалистые миры" не дали никаких свидетельств наличия плотной атмосферы, богатой CO2 или H2O, вместо этого они указывают на темный мир с голыми скалами", - пишут авторы в своем заключении. "GJ 3929b находится на безвоздушной стороне многих предполагаемых версий космической береговой линии".
Результаты показывают, что планета потеряла всю первоначальную атмосферу, которая у нее могла быть. Она также потеряла всю атмосферу, которая пополнялась за счет газовыделения.
"По сравнению с другими предполагаемыми голыми скалами, TRAPPIST-1b и c, GJ 1132b и GJ 486b, GJ 3929b находится дальше всего от береговой линии, подчеркивая, что крайне маловероятно, что он сможет поддерживать концентрацию CO2 в атмосфере", - объясняют исследователи.
Хотя всегда разочаровывает, когда выясняется, что еще один мир, похожий на Землю, лишен атмосферы, эти результаты по-прежнему имеют научную ценность. JWST, вероятно, посетит этот мир и многие другие скалистые миры в рамках программы JWST "Свободное время режиссера".
"Вместе эти данные позволят создать статистическую основу для сохранения атмосферы, состава поверхности и вызванной ультрафиолетовым излучением эрозии на этих маленьких планетах, изменив наше понимание того, как они формируются, эволюционируют и либо сохраняют, либо теряют свою атмосферу в условиях интенсивной радиации", - заключают авторы.
