Съспенсът ни убива. Следващата планета в системата TRAPPIST получава JWST обработка

Системата TRAPPIST-1 е най-вълнуващата група екзопланети, откривана някога от астрономите. Системата съдържа седем скалисти планети, обикалящи около много хладна звезда червено джудже на около 40 светлинни години от Земята. Много планети се намират в обитаемата зона на звездата.

Със способността на космическия телескоп Джеймс Уеб да открива и изучава атмосферите на далечни планети, обикалящи около други звезди, данните за планетите TRAPPIST бяха дългоочаквани. Сега астрономите публикуваха подробна информация за втората планета, TRAPPIST-1 c, за която се предполага, че е свят, подобен на Венера. За разлика от Венера, JWST не успя да открие никакви следи от гъста атмосфера от въглероден диоксид.

„Бях малко тъжен, че не видяхме гъста атмосфера от въглероден диоксид, но най-вече съм изумен, че JWST може да открие сигнали като този изобщо.“ Д-р Лаура Крейдберг в Twitter. Тя е директор на APEx (Exoplanet Atmospheric Physics) в Института за астрономия Макс Планк в Германия и съавтор на Нова статия, публикувана днес в списание Nature. „Наистина навлизаме в ерата на характеризиране на скалисти екзопланети!… Тази планета има същия размер и радиация като Венера, но нейната атмосфера *не* е като Венера. Може да е тънка атмосфера без много CO2 или може да бъде гола скала Като T1b [TRAPPIST 1 b]. „

През март 2023 г. астрономите споделиха данни от JWST за TRAPPIST-1 b, най-вътрешната планета. Орбиталното му разстояние е около една стотна от орбиталното разстояние на Земята и следователно не е в обитаемата зона на системата. JWST изобщо не откри атмосфера, което беше неочаквано поради адските условия да бъдеш толкова близо до звездата.

Всички планети в системата TRAPPIST-1 са били наблюдавани преди с космическите телескопи Hubble и Spitzer и досега не са открити атмосферни характеристики. Но все пак астрономите не могат да изключат тази възможност. Благодарение на инфрачервените възможности на JWST, той има способността да открива „тежки“ молекули като въглероден диоксид, кислород и метан и по този начин има способността да определи дали планетите TRAPPIST-1 имат или не атмосфера и ако да, каква е са направени от..

Обикаляйки своята звезда на разстояние от 0,016 AU (около 2,4 милиона километра, 1,5 милиона мили), TRAPPIST-1 c завършва една орбита само за 2,42 земни дни. TRAPPIST-1 c е малко по-голям от този на Земята, но има приблизително същата плътност, което показва, че трябва да има скалист състав. JWST измерване на 15-микрона средна инфрачервена светлина, излъчвана от TRAPPIST-1 c, показва, че планетата има или открита скалиста повърхност, или много тънка атмосфера от въглероден диоксид.

„Искаме да знаем дали скалистите планети имат или не атмосфера“, каза Себастиен Зеба, студент от Макс Планк и първи автор на новата статия. В прессъобщение на НАСА. В миналото можехме да изучаваме само планети с плътна, богата на водород атмосфера. С Webb най-накрая можем да започнем да търсим атмосфери, доминирани от кислород, азот и въглероден диоксид.“

Zieba и неговият екип използваха MIRI (среден инфрачервен инструмент JWST), за да наблюдават системата TRAPPIST-1 в четири различни случая (на 27 и 30 октомври и 6 и 30 ноември 2022 г.), докато планетата 1c се движеше зад звездата, феномен, известен като вторично затъмнение.. Чрез сравняване на яркостта, когато планетата е зад звездата (само звездна светлина) с яркостта, когато планетата е до звездата (комбинирана светлина от звездата и планетата), екипът успя да изчисли количеството средна инфрачервена светлина в 15 микрона дължини на вълните, които планетата излъчва.

НАСА каза Количеството средна инфрачервена светлина, излъчвана от една планета, е пряко свързано с нейната температура, която от своя страна се влияе от атмосферата. Въглеродният диоксид предпочитано абсорбира 15-микрона светлина, което прави планетата да изглежда по-тъмна при тази дължина на вълната. Облаците обаче могат да отразяват светлината, правейки планетата да изглежда по-ярка и маскирайки наличието на въглероден диоксид.

В допълнение, присъщата атмосфера от каквато и да е конфигурация би преразпределила топлината от дневната към нощната страна, причинявайки температурата от дневната страна да бъде по-ниска, отколкото би била без атмосфера. Тъй като TRAPPIST-1 c обикаля толкова близо до своята звезда – около 1/50 от разстоянието между Венера и Слънцето – се смята, че е приливно заключен, като едната страна е във вечна дневна светлина, а другата в безкраен мрак.

„Нашите резултати са в съответствие с това, че планетата е гола скала без атмосфера или че планетата има много тънка атмосфера от въглероден диоксид (по-тънка от атмосферата на Земята или дори от Марс) без облаци“, каза Зиба. „Ако планетата имаше атмосфера с гъст въглероден диоксид, щяхме да наблюдаваме наистина плитко вторично затъмнение или никакво. Това е така, защото въглеродният диоксид би абсорбирал всичките 15 микрона светлина, така че нямаше да открием светлина, идваща от планетата.“

в техния вестник, Екипът каза, че „липса на тежки, CO₂– Богатата атмосфера на TRAPPIST-1? c показва лоша, относително летлива история на образуване … Ако всички планети в системата са се образували по един и същи начин, това показва ограничен запас от летливи вещества за потенциално обитаеми планети в системата. “

Крейдберг каза в Twitter Количеството вода, когато се образува TRAPPIST-1 c, ще бъде по-малко от 10 земни океана. „Това може да показва модел на формиране на планети, който не е много богат на вода (въпреки че не гарантира, че c ще бъде по подобен начин на екзопланетите)“, каза тя.

По-късно тази година, каза НАСА, изследователите ще проведат последваща сонда, за да наблюдават пълните орбити на TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c. Това би позволило да се види как температурите се променят от дневната към нощната страна на две планети и би осигурило повече ограничения за това дали те имат или не атмосфера. Освен това ще бъдат наблюдавани и други планети TRAPPIST-1. Така че, следете за предстоящото вълнуващо издание на данни.