У каменистой экзопланеты в зоне обитаемости впервые подтвердили атмосферу

По состоянию на 2026 год астрономам известны более шести тысяч экзопланет — объектов за пределами Солнечной системы. Среди них много газовых гигантов, мини-нептунов и суперземель, причем большинство расположены слишком близко к родительским звездам и обладают условиями, исключающими существование на поверхности привычной нам формы жизни. 

Что касается экзопланет с твердой поверхностью, сопоставимыми с Землей по размеру и расположенными в так называемой зоне обитаемости — области вокруг звезды, где при определенных условиях вода может сохраняться в жидком виде, — то таких объектов известно значительно меньше. В настоящее время исследователи выделяют не более 50 кандидатов на роль потенциально пригодных для обитания экзопланет. 

Однако обнаружить саму экзопланету — лишь часть задачи. Чтобы оценить ее потенциальную обитаемость, необходимо понять, есть ли у нее атмосфера, ведь она способна поддерживать стабильный климат, препятствовать быстрому испарению воды и частично защищает от высокоэнергетического излучения. 

Атмосферу находили у газовых гигантов, а также субнептунов и мини-нептунов, но с каменистыми экзопланетами все оказалось сложнее. Модели показывают, что этим мирам значительно сложнее удерживать атмосферу, чем горячим юпитерам, поэтому подтвердить наличие газовой оболочки у таких тел непросто. 

Особый интерес вызывают экзопланеты у красных карликов — самого распространенного типа звезд Галактики. По разным данным, красные карлики составляют почти 75 процентов звездного населения Млечного Пути. Они намного меньше и тусклее Солнца, поэтому возле них легче обнаружить и изучить небольшие экзопланеты. 

Когда экзопланета проходит на фоне диска красного карлика, она перекрывает большую часть его света. Из-за этого падение яркости получается более заметным, что позволяет легко выявить объект на орбите звезды (транзитный метод). Кроме того, гравитационное влияние экзопланеты на небольшую звезду сильнее, отчего красный карлик заметнее «раскачивается», что облегчает обнаружение космического тела методом лучевых скоростей. 

Но если речь идет о поиске пригодной для жизни экзопланеты с атмосферой на орбите красного карлика, ситуация усложняется. Эти светила весьма активны. Они часто производят мощные вспышки, испускают интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, а также потоки заряженных частиц, что теоретически может разрушить атмосферу близлежащих экзопланет, причем за считаные миллионы лет. Поэтому до недавнего времени ученые не располагали убедительными доказательствами того, что потенциально пригодные для жизни экзопланеты действительно способны сохранить газовую оболочку. 

В 2017 году вблизи спокойного тусклого холодного красного карлика LHS 1140, расположенного в 48 световых годах от Солнца, в созвездии Кит, астрономы открыли экзопланету LHS 1140 b с каменистым составом. Выяснилось, что она обращается вокруг родительской звезды за 24,7 земных суток и находится от светила на расстоянии, равном 0,0957 астрономической единицы (около 9,5 процента расстояния Земли от Солнца), то есть в зоне обитаемости. Также исследователи предположили, что экзопланета содержит значительные запасы воды.

Последующие наблюдения, проведенные с помощью наземных и космических телескопов, уточнили параметры LHS 1140 b. Оказалось, она в 5,6 раза массивнее Земли и крупнее нашей планеты в 1,7 раза, ее отнесли к категории суперземель. Кроме того, ученые предположили, что на ней содержится примерно от девяти до 19 процентов воды от общей массы. Также выявили возможные признаки плотной атмосферы, в составе которой могут присутствовать азот, водяной пар и углекислый газ. 

Теперь команда американских планетологов под руководством Коллина Керувима (Collin Cherubim) из Гарвардского университета получила данные, которые подтвердили наличие атмосферы у LHS 1140 b. Это первые свидетельства существования газовой оболочки на потенциально обитаемой каменистой планете за пределами Солнечной системы.

В 2024 году Керувим и его коллеги изучили LHS 1140 b с помощью одного из наземных телескопов, установленных в чилийской обсерватории Лас-Кампанас. В спектре поглощения экзопланеты ученые выявили аномалию, которая указала на присутствие в ее окрестностях гелия. Чтобы проверить результаты, планетологи провели дополнительные наблюдения LHS 1140 b, а затем сравнили полученные данные с компьютерными моделями.

Расчеты показали, что LHS 1140 b окружает атмосфера, верхние слои которой содержат гелий и небольшие примеси водорода (точных значений гелия и водорода пока нет). Под воздействием вспышек активности родительской звезды часть атомов этих легких газов покидает планету и уходит в космическое пространство, создавая наблюдаемые изменения в спектре. Планетлогам удалось оценить, что атмосфера теряет гелий со скоростью примерно 100 тысяч килограмм в секунду. По словам планетологов, подобную картину трудно объяснить без наличия самой атмосферы.

На данный момент исследователи знают лишь одно: атмосфера у LHS 1140 b действительно есть, она теряет гелий, но определить ее полный состав и структуру пока не удалось. Именно эти параметры помогут понять, подходит ли LHS 1140 b для известной нам формы жизни.

В дальнейшем ученые планируют исследовать состав атмосферы LHS 1140 b с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», который способен предоставить больше информации о составе атмосферы. 

Научная работа опубликована в журнале Science.

Игорь Байдов

606 статей

Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram