TRAPPIST-1e: Первая потенциально обитаемая экзопланета с атмосферой?
Новые исследования, проведенные с помощью мощного телескопа JWST, позволили обнаружить планету в 41 световом годе от Земли, которая, возможно, обладает атмосферой. Планета находится в «зоне обитаемости» — области вокруг звезды, где температура позволяет существование жидкой воды на поверхности каменистого мира. Это крайне важно, так как вода — ключевой элемент для поддержания жизни.
Если дальнейшие наблюдения подтвердят гипотезу, TRAPPIST-1e станет первой известной каменистой планетой в зоне обитаемости с подтвержденной атмосферой. Результаты опубликованы в двух новых исследованиях в журнале Astrophysical Journal Letters.
Зона обитаемости определяется диапазоном температур, создаваемых теплом звезды. Она расположена на таком расстоянии от светила, где условия не слишком жаркие и не слишком холодные, из-за чего её иногда называют «зоной Златовласки». Однако экзопланетам (планетам за пределами Солнечной системы), способным удерживать жидкую воду, чаще всего требуется атмосфера с достаточным парниковым эффектом. Этот эффект, связанный с поглощением и излучением тепла атмосферными газами, предотвращает испарение воды в космос.
Международная команда астрономов направила телескоп JWST на планету TRAPPIST-1e, расположенную в центре зоны обитаемости своей звезды. Цель — определить, есть ли у этой каменистой планеты атмосфера. TRAPPIST-1e входит в систему из семи планет, вращающихся вокруг холодного красного карлика TRAPPIST-1.
Каменистые экзопланеты широко распространены в нашей галактике. Открытие множества подобных планет в 2010-х годах телескопами Kepler и TESS изменило наши представления о Вселенной. Большинство из них обращаются вокруг красных карликов — звёзд, которые значительно холоднее Солнца (около 2500°C против 5600°C у Солнца). Это связано не с редкостью планет у солнцеподобных звёзд, а с техническими особенностями поиска: за малыми светилами проще наблюдать.
Красные карлики обладают рядом преимуществ для изучения их планет. Их зона обитаемости находится гораздо ближе, чем у Солнца, из-за более низких температур. Год на каменистой планете в такой зоне длится от нескольких дней до недели, в отличие от земных 365 суток.
Транзитный метод
Один из способов обнаружения экзопланет — фиксация слабых снижений яркости звезды, когда планета проходит перед её диском («транзит»). Короткий орбитальный период планет у красных карликов позволяет чаще наблюдать транзиты, упрощая сбор данных. Во время таких событий учёные измеряют поглощение света атмосферными газами (если они есть), что помогает определить их состав.
Чем меньше звезда, тем заметнее влияние атмосферы планеты на её свет. Красные карлики — идеальная «лаборатория» для поиска атмосфер у каменистых миров.
Система TRAPPIST-1, находящаяся в 41 световом годе от Земли, привлекла внимание астрономов ещё в 2016 году. Три её планеты (TRAPPIST-1d, e, f) расположены в зоне обитаемости. С 2022 года JWST изучает их атмосферы. Данные по внутренним планетам (b, c, d) указывают на отсутствие у них плотной атмосферы. Однако внешние, включая TRAPPIST-1e, подвергаются меньшему воздействию звездной радиации и могут сохранить газовую оболочку.
Наблюдения за TRAPPIST-1e в июне-октябре 2023 года осложнились «звёздной контаминацией» — помехами от активных областей звезды, похожих на солнечные пятна. Анализ данных занял более года. Сейчас рассматриваются два сценария: наличие у планеты вторичной атмосферы с тяжёлыми молекулами (азот, метан) или её полное отсутствие.
Если верно первое, TRAPPIST-1e станет первой каменистой планетой в зоне обитаемости с подтверждённой атмосферой. Для проверки гипотезы учёные продолжают наблюдения: до конца 2025 года запланировано ещё 15 транзитов. Сравнение данных TRAPPIST-1e с «голой» планетой TRAPPIST-1b поможет выделить сигналы, вызванные именно атмосферой.
Открытие атмосферы у TRAPPIST-1e может стать поворотным моментом в поиске внеземной жизни. Если дальнейшие исследования подтвердят наличие парниковых газов, таких как углекислый газ или метан, это укажет на потенциальную пригодность планеты для жизни. Учёные также планируют изучить химический состав атмосферы, чтобы определить её происхождение: является ли она остатком первичной газовой оболочки или образовалась в результате вулканической активности.
Кроме TRAPPIST-1e, JWST исследует другие миры в зонах обитаемости, например, Proxima Centauri b и LHS 1140 b. Эти данные помогут понять, насколько уникальна Земля и есть ли у человечества «соседи» в галактике. Уже сейчас ясно: красные карлики, долгое время считавшиеся непригодными для жизни из-за вспышек, могут быть домом для планет с устойчивыми атмосферами.
В ближайшие годы астрономы получат ответ, способна ли TRAPPIST-1e поддерживать жизнь. Это не только расширит наши знания о Вселенной, но и приблизит момент, когда человечество обнаружит первую обитаемую планету за пределами Солнечной системы.
