За допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) астрономи отримали нові дані про TRAPPIST-1 b - планету системи TRAPPIST-1, що обертається найближче до своєї зірки. Нові спостереження дають змогу зрозуміти, як зоря може впливати на спостереження екзопланет у жилій зоні холодних зірок.
Про це розповідають в Мічіганському університеті. Результати дослідження були опублікувані в журналі The Astrophysical Journal Letters.
"Наші спостереження не виявили ознак атмосфери навколо TRAPPIST-1 b. Це говорить про те, що планета може бути голим каменем, мати хмари високо в атмосфері або дуже важкі молекули, такі як вуглекислий газ, які роблять атмосферу занадто незначною, щоб її виявити", - сказав співавтор Раян Макдональд, астроном Мічиганського університету та стипендіат НАСА імені Сагана.
"Але що ми бачимо, так це те, що зоря є абсолютно найбільшим ефектом, який домінує у наших спостереженнях, і те ж саме відбуватиметься з іншими планетами в системі", - додав він
Велика частина досліджень команди була спрямована на те, щоб з'ясувати, наскільки сильним є вплив зірки на спостереження за планетами системи TRAPPIST-1.
"Якщо ми не зрозуміємо, як впоратися із зіркою зараз, це значно ускладнить завдання, коли ми спостерігатимемо за планетами в жилій зоні - TRAPPIST-1 d, e і f - щоб побачити будь-які атмосферні сигнали", - сказав Макдональд.
Перспективна екзопланетна система
Є чимало відкритих екзопланет. Але система TRAPPIST-1 привернула увагу вчених і любителів космосу після того, як у 2017 році було відкрито сім її екзопланет розміром із Землю. Ці світи щільно упаковані навколо своєї зірки, набагато меншої та холоднішої за наше Сонце, розташованої на відстані близько 40 світлових років від Землі; причому три з них знаходяться в її жилій зоні, тому підігріли надії на пошук потенційно придатного для життя середовища за межами нашої Сонячної системи.
У дослідженні, проведеному під керівництвом Олівії Лім з Інституту досліджень екзопланет імені Троттьє при Монреальському університеті, для отримання важливих відомостей про властивості TRAPPIST-1 b використовувався метод трансмісійної спектроскопії. Аналізуючи світло зірки після проходження його через атмосферу екзопланети під час транзиту, астрономи можуть побачити унікальний відбиток, залишений молекулами й атомами, що знаходяться в цій атмосфері.
Ці спостереження були проведені за допомогою приладу NIRISS (Візуалізатор ближнього інфрачервоного діапазону та безщілинний спектрограф) на JWST.
Знай свою зірку, знай свою планету
Ключовим висновком дослідження став значний вплив зоряної активності та зоряного забруднення при спробі визначити природу екзопланети. Під зоряним забрудненням розуміють вплив на вимірювання атмосфери екзопланети власних особливостей зірки, таких як темні області, звані плямами, та яскраві області, звані факулами.
Команда знайшла переконливі докази того, що зоряне забруднення відіграє вирішальну роль у формуванні спектрів пропускання TRAPPIST-1 b і, ймовірно, інших планет цієї системи. Активність центральної зірки може створювати "примарні сигнали", які можуть обдурити спостерігача, змусивши його думати, що він виявив ту чи іншу молекулу в атмосфері екзопланети.
Цей результат підкреслює важливість врахування зоряного забруднення при плануванні майбутніх спостережень усіх екзопланетних систем. Це особливо актуально для таких систем, як TRAPPIST-1, оскільки дослідження стосується зірки-червоного карлика, яка може бути особливо активною із зоряними плямами та спалахами.
"На додаток до забруднення від зоряних плям і факулів ми спостерігали спалах на зірці - непередбачувану подію, під час якої зірка має яскравіший вигляд упродовж кількох хвилин або годин", - розповідає Лім. "Цей спалах вплинув на наші вимірювання кількості світла, що блокується планетою. Такі ознаки зоряної активності важко моделювати, але нам необхідно враховувати їх, щоб правильно інтерпретувати дані".
Макдональд зіграв важливу роль у моделюванні впливу зірки та пошуку атмосфери в спостереженнях команди, запустивши серію з мільйонів моделей, щоб вивчити весь спектр властивостей холодних зоряних плям, гарячих активних областей зірок і планетарних атмосфер, які могли б пояснити спостереження JWST, бачені астрономами.
Відсутність істотної атмосфери на TRAPPIST-1 b
Хоча всі сім планет TRAPPIST-1 були привабливими кандидатами у пошуках екзопланет земного розміру з атмосферою, близькість TRAPPIST-1 b до своєї зірки означає, що вона перебуває в більш суворих умовах, ніж її побратими. Вона отримує від зірки вчетверо більше випромінювання, ніж Земля від Сонця, і має температуру поверхні від 120 до 220 градусів Цельсія.
Однак, якби у TRAPPIST-1 b була атмосфера, то серед усіх об'єктів системи її було б найлегше виявити й описати. Оскільки TRAPPIST-1 b - найближча до своєї зірки планета та, відповідно, найгарячіша планета в системі, її транзит створює сильніший сигнал. Усі ці фактори роблять TRAPPIST-1 b найважливішим і водночас складним об'єктом для спостережень.
Для врахування впливу зоряного забруднення команда провела два незалежні атмосферні пошуки - метод визначення типу присутньої на TRAPPIST-1 b атмосфери на основі спостережень. У першому підході зоряне забруднення видалялося з даних перед проведенням аналізу. У другому підході, проведеному Макдональдом, зоряне забруднення й планетарна атмосфера моделювалися та підганялися одночасно.
В обох випадках результати показали, що спектри TRAPPIST-1 b добре узгоджуються тільки з моделюванням зоряного забруднення. Це говорить про відсутність ознак наявності у планети атмосфери. Такий результат залишається дуже цінним, оскільки він підказує астрономам, які типи атмосфер несумісні зі спостережуваними даними.
На основі зібраних спостережень JWST Лім та її колеги вивчили низку моделей атмосфер для TRAPPIST-1 b, розглянувши різні можливі склади та сценарії. Вони дійшли висновку, що безхмарні, багаті воднем атмосфери виключені з високим ступенем достовірності. Це означає, що навколо TRAPPIST-1 b, мабуть, немає чіткої протяжної атмосфери.
Однак отримані дані не дають змоги з упевненістю виключити наявність більш тонких атмосфер, наприклад тих, що складаються з чистої води, вуглекислого газу або метану, а також атмосферу, подібну до атмосфери Титану - супутника Сатурна та єдиного супутника у Сонячній системі, що має істотну атмосферу. Отримані результати - перший спектр планети в TRAPPIST-1 - загалом узгоджуються з попередніми спостереженнями JWST денного боку TRAPPIST-1 b, виконаними в одному кольорі за допомогою приладу MIRI.
Оскільки астрономи продовжують досліджувати інші кам'янисті планети на просторах космосу, отримані результати будуть використані в майбутніх програмах спостережень на JWST та інших телескопах, що дасть змогу розширити уявлення про атмосфери екзопланет та їхню потенційну життєпридатність.
Коментарі
Дописати коментар