Data JWST naznačuje, že TRAPPIST-1E může mít atmosféru. Více tranzitů bude testovat, zda by tento svět mohl podporovat tekutou vodu.
Nedávná pozorování s NASAAdvanced Jwst Telescope odhalil planetu umístěnou 41 Světelné roky Ze Země, která může mít atmosféru. Tato planeta obíhá v rámci „obyvatelná zóna“Oblast kolem hvězdy, kde teploty umožňují, aby kapalná voda zůstala na povrchu skalnatého těla. Voda je nezbytná, protože je jedním ze základních požadavků na udržení života.
Pokud by nadcházející pozorování ověřila tyto výsledky, představovalo by to poprvé, kdy byla potvrzena, že skalní planeta v obyvatelné zóně hvězdy drží atmosféru. Výzkum je podrobně popsán ve dvou studie Publikováno v časopise Astrofyzikální dopisy.
Co definuje obyvatelnou zónu
Obývatelná zóna je částečně charakterizována teplotním rozsahem vytvořeným teplem hvězdy. Planeta musí obíhat na správné vzdálenosti, kde podmínky nejsou příliš horké nebo studené (vydělávat přezdívku „Zóna Goldilocks“).
Mít správnou orbitální vzdálenost však nestačí. Pro zachování tekuté vody vyžadují exoplanety (světy, které oběžné dráhy hrají nad naší sluneční soustavou) obecně atmosféru schopnou vytvořit skleníkový efekt. Skleníkové plyny absorbují a znovu emitují teplo, udržují planetu teplejší a zabraňují úniku vody do vesmíru.
Spolu s mezinárodním týmem kolegů jsme vyškolili největší dalekohled ve vesmíru, NASA JwstNa planetě zvané Trappist-1 e. Chtěli jsme zjistit, zda tento skalní svět, který leží v obyvatelné zóně její hvězdy, hostí atmosféru. Planeta je jednou z Sedm skalnatých světů známo, že obíhá malá, skvělá hvězda „červeného trpaslíka“ s názvem Trappist-1.
Rocky exoplanety jsou všude v naší galaxii. Objev hojných skalnatých planet v roce 2010 od Kepler a Tess Space Telescopes má hluboké důsledky pro naše místo ve vesmíru.
Většina skalnatých exoplanetů, které jsme dosud našli Hvězdy červeného trpaslíkakteré jsou mnohem chladnější než Slunce (obvykle 2500 ° C/4 500 ° F, ve srovnání s 5 600 ° C/10 000 ° F). To není proto, že planety kolem Slunečních hvězd jsou vzácné, existují jen technické důvody, proč je snazší najít a studovat planety obíhajícími menšími hvězdami.
Červení trpaslíci také nabízejí mnoho výhod, když se snažíme měřit vlastnosti jejich planet. Protože hvězdy jsou chladnější, jejich obyvatelné zóny, kde jsou teploty příznivé pro kapalnou vodu, jsou ve srovnání s naší sluneční soustavou mnohem blíže mnohem blíže, protože slunce je mnohem teplejší. Rok pro skalní planetu s teplotou Země, která obíhá obíhající červenou trpasličí hvězdu, může být ve srovnání s 365 dny Země jen několik dní až týden.
Měření planetárních atmosféry
Jedním ze způsobů, jak detekovat exoplanety, je měřit mírné stmívání světla Když se planeta přenášínebo prochází před, jeho hvězdou. Protože planety obíhající červené trpaslíci trvají méně času na dokončení oběžné dráhy, astronomové mohou pozorovat více tranzitů v kratším čase, což usnadňuje shromažďování dat.
Během tranzitu mohou astronomové měřit absorpci z plynů v atmosféře planety (pokud ji má). Absorpce se týká procesu, při kterém určité plyny absorbují světlo na různých vlnových délkách, což mu brání v průchodu. To poskytuje vědcům způsob detekce, které plyny jsou přítomny v atmosféře.
Je důležité, čím menší je hvězda, tím větší je zlomek jeho světla blokován atmosférou planety během tranzitu. Červené trpaslíky jsou tedy jedním z nejlepších míst pro nás hledat atmosféry skalnatých exoplanet.
Systém TRAPPIST-1, který se nachází v relativně blízké vzdálenosti 41 světelných let od Země, přitahoval od svého objevu v roce 2016 značnou pozornost. Tři planety, Trappist-1D, Trappist-1E a Trappist-1F (třetí, čtvrtá a pátá planeta z hvězdy) leží v obývací zóně.
JWST provádí systematické vyhledávání Pro atmosféry na planetách TRAPPIST-1 od roku 2022. Výsledky pro tři nejvnitřnější planety, TRAPPIST-1B, TRAPPIST-1C a TRAPPIST-1D, ukazují na tyto světy s největší pravděpodobností holé horniny s tenkými atmosférami v nejlepším případě. Ale planety dále, které jsou bombardovány menším zářením a energetickými světly z hvězdy, by však mohly mít atmosféry stále potenciálně.
Výzvy hvězdné kontaminace
Pozorovali jsme TRAPPIST-1E, planetu ve středu obyvatelné zóny hvězdy, s JWST při čtyřech samostatných příležitostech od Červen-říjen 2023. Okamžitě jsme si všimli, že naše data byla silně ovlivněna tím, co se nazývá „hvězdná kontaminace“ z horkých a studených aktivních oblastí (podobně jako sluneční skvrny) na TRAPPIST-1. To vyžadovalo pečlivou analýzu. Nakonec trvalo náš tým více než rok, než se dala prošíním dat a odlišila signál přicházející od hvězdy od signálu planety.
Vidíme Dvě možná vysvětlení za to, co se děje na TRAPPIST-1E. Nejzajímavější možností je, že planeta má tzv. Sekundární atmosféru obsahující těžké molekuly, jako je dusík a metan. Ale čtyři pozorování, která jsme získali, ještě nejsou dostatečně přesná, aby vyloučila alternativní vysvětlení planety holé skály bez atmosféry.
Pokud by TRAPPIST-1E skutečně měl atmosféru, bude to poprvé, kdy jsme našli atmosféru na skalnaté planetě v obyvatelné zóně jiné hvězdy.
Atmosféra a potenciál obyvatelnosti
Vzhledem k tomu, že TRAPPIST-1E leží pevně v obytné zóně, by silná atmosféra s dostatečným skleníkovým efektem mohla umožnit kapalnou vodu na povrchu planety. Abychom zjistili, zda je TRAPPIST-1E obytný, budeme muset měřit koncentrace skleníkových plynů, jako je oxid uhličitý a metan. Tato počáteční pozorování jsou důležitým krokem v tomto směru, ale bude třeba více pozorování s JWST, aby si bylo jisté, zda má TRAPPIST-1E atmosféru, a pokud ano, pro měření koncentrací těchto plynů.
Jak mluvíme, probíhá dalších 15 tranzitů TRAPPIST-1E a mělo by být dokončeno do konce roku 2025. Naše následná pozorování používají jinou pozorovací strategii, kde se zaměřujeme na po sobě jdoucí tranzity TRAPPIST-1B (což je holá hornina) a Trappist-1E. To nám umožní používat holé skálu k lepšímu „vystopování“ horkých a studených aktivních oblastí na hvězdě. Jakákoli přebytečná absorpce plynů pozorovaných pouze během tranzitů TRAPPIST-1E bude jedinečně způsobena atmosférou planety.
Během příštích dvou let bychom tedy měli mít mnohem lepší obrázek o tom, jak se TRAPPIST-1E ve srovnání s skalnatými planetami v naší sluneční soustavě.
References: “JWST-TST DREAMS: Nirspec/Prism Transmission Spectroscopy of the Habitable Zone Planet Trappist-1 e” Courreges, Kevin B. Stevenson, Sularrit Ranjan, Knicole Colón, Brett M. Morris, Ryan J. Macdonald, Douglas Long, Hakeford, Jeff A. Valenti, Lili alderson, Natasha E. Batalha, Ryfan ny, Zifeng r. Mulens, Daniel Valentine, C. Matt Mountain, Laurent Pueyo, Marshall D. Perrin, Andrea Bellini, Jens Kammerer, Mattia Libralat, Isabel Rebollido, Emily Rickman, Sangmo Tony Sohn a Roeland P. Van der Mael, 8. září 2025, 8. září, 8. září 2025, 8. září 2025, 8. září 2025, 8. září 2025, 8. září 2025, 8. září Dopisy astrofyzikálního časopisu.
Dva: 10,3847/2041-8213/ADF42E
2 Ana Glidden, Ranjan Sukrit, Sarahan, David Grant, David Grant, Amalie Gressier, Kevin B. Stevenson, Natasha E. Matt Mountain Dopisy astrofyzikálního časopisu.
Dva: 10,3847/2041-8213/ADF62E
Přizpůsobeno z článku původně zveřejněného v Konverzace.
Hannah Wakeford obdrží finanční prostředky od britského výzkumu a inovací (UKRI) v rámci záruky financování vlády Spojeného království Horizon Europe pro Grant ERC startéru (číslo grantu EP/Y006313/1).
Ryan MacDonald obdržel financování z NASA prostřednictvím Grant NASA Hubble Fellowship HST-HF2-51513.001, udělené společností Vědecký institut kosmického dalekohledukterý je provozován Asociací univerzit pro výzkum v Astronomy, Inc., pro NASA, na základě smlouvy NAS 5-26555.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
