Планета LHS 1140b відновлює свої запаси гелію з атмосфери.

Вчені провели дослідження планети LHS 1140b. Це -- землеподібий світ, віддалений від нас на кілька десятків світлових років. Дослідники дізналися багато цікавого про газову оболонку, що оточує цей світ.

Як було відкрито планету LHS 1140b.

Майже через десять років після відкриття LHS 1140b -- скелястої екзопланети в зоні придатності для життя поблизу маломасової зірки -- нове дослідження показує, що цей об'єкт, можливо, має власну атмосферу. Доцент кафедри астрономії Університету Флориди Джейсон Діттманн вперше відкрив цю планету у 2016 році. Зараз він є співавтором нового дослідження, опублікованого в журналі Science, в якому на основі витоку гелію пояснюється наявність потенційної атмосфери. Про це повідомляє сайт phys.org.

Телескоп Magellan Clay, розташований в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі, виявив свідчення витоку гелію з певної планети. Проте, враховуючи вік цієї планети, можна припустити, що її запаси гелію повинні були б вже вичерпатися, якби не відбувалося їх самостійне поповнення. Це відкриття може свідчити про можливу наявність атмосфери на цій планеті.

У 2016 році Діттманн застосував наземні спостереження для виявлення зірок, чиє світло тимчасово зменшувалося внаслідок проходження планет поблизу них. Проте, здійснення таких спостережень з Землі ускладнюється впливом атмосферних умов. Щоб з'ясувати, чи зменшення яскравості зірок було спричинене розрідженими хмарами або вологістю, яка надходила з атмосфери, він навчив алгоритм машинного навчання розрізняти сигнали, викликані погодними умовами на Землі, і ті, що були наслідком проходження планети.

Ця техніка дозволила Діттману відкриття планети LHS 1140b. Завдяки специфіці орбітального руху, спостереження за цією планетою можна було здійснювати лише кілька разів на рік. Тому він прагнув максимально ефективно використати ці обмежені можливості для її дослідження.

Скалистий всесвіт з неповторною атмосферою.

Враховуючи клас зірки, навколо якої обертається ця планета, Діттманн підкреслив, що її температура ймовірно нагадує земну. Планета є скелястою, а не газовою, і розташована приблизно за 40 світлових років від нас. У цій зоряній системі також присутня друга планета, LHS 1140c, котра знаходиться поза межами зони, придатної для підтримки життя.

Інші кам'янисті планети, які були виявлені за останні десять років, з часом втратили свої атмосфери. Враховуючи вік LHS 1140b та відсутність атмосфер у подібних світах, Діттманн і його команда не сподівалися знайти гелій.

"У цій сфері ми прийшли до висновку, що, можливо, всі ці планети позбавлені атмосфери, і нам слід зосередитися на тих, що обертаються навколо зірок, подібних до Сонця, а не на менших зірках," - зазначив Діттманн. "І ось, нарешті, ми знайшли планету з атмосферою, і, як виявилось, це саме та, над дослідженням якої я провів так багато часу."

Які наслідки має втрата гелію?

Після первинного відкриття планети Діттманн негайно запросив рентгенівські дані про цю планетну систему. Це дозволило йому визначити кількість енергії, що надходить від зірки до планети, що через кілька років стало ключовим фактором для інтерпретації сигналу гелію.

Пізніше телескоп Magellan Clay виявив витік гелію з планети -- процес, який також відбувається на Землі. Дані рентгенівських спостережень пояснили швидкість, з якою планета втрачала гелій під впливом рентгенівського випромінювання материнської зірки. Отже, дані рентгенівських спостережень довели, що скелясте тіло, безсумнівно, поповнює свої запаси гелію; якби це не відбувалося, гелію б уже не залишилося.

Майбутнє дослідження атмосфери телескопом James Webb

На початковому етапі команда вирішила зосередитися на спостереженнях за гелієм, оскільки його виявлення є найпростішим. Проте тепер, коли з'явилися можливі свідчення атмосфери, наукова група має можливість перейти до аналізу вуглекислого газу та води для більш глибокого вивчення умов, що панують на планеті.

LHS 1140b є одним з об'єктів, обраних у рамках програми Rocky Worlds Director's Discretionary Time" (DDT). "Rocky Worlds DDT -- це спільна програма космічного телескопа James Webb та космічного телескопа Hubble, присвячена пошуку доказів наявності атмосфер на скелястих екзопланетах, що обертаються навколо карликових зірок.

Діттманн зазначив, що програма "Rocky Worlds DDT" має змогу підтвердити або спростувати наявність атмосфери на LHS 1140b протягом найближчих чотирьох-п'яти років.

Зараз астрономи стикаються з новим питанням: чи є це просто гола скеля без атмосфери, яка час від часу вивільняє невелику кількість газу, що швидко розсіюється, або ж існує стабільна атмосфера, з якої періодично виходять речовини, подібно до того, як це відбувається на Землі? Дані, отримані з телескопа James Webb у найближчі чотири-п'ять років, можуть допомогти виявити наявність води. Якщо в атмосфері буде виявлено воду, це може свідчити про те, що атмосфера є стабільною і здатна зберігатися.