Космическая обсерватория им. Вебба провела измерение излучения в инфракрасном диапазоне экзопланеты TRAPPIST-1 c, которая находится в системе красного карлика в 40 световых годах от нас. Среди всех планет за пределами Солнечной системы, которые известны астрономам, планеты, вращающиеся на низких орбитах вокруг красных карликов, являются самым распространенным типом. Ученые пока не знают, могут ли подобные планеты иметь атмосферу, и телескоп JWST продемонстрировал, что поможет им найти ответ на этот вопрос.

Планета TRAPPIST-1 c по своим размерам и массе близка к Венере. Она находится на очень низкой орбите, но красный карлик – это очень тусклая звезда, и потому по объему энергии, которую TRAPPIST-1 c получает от своей звезды, она тоже сравнима с Венерой. Планетологи предполагали, что, по аналогии с Венерой, TRAPPIST-1 c может иметь плотную атмосферу из углекислого газа. Однако атмосферные условия этих двух планет оказались совершенно разные. Снимки JWST свидетельствуют о том, что атмосфера планеты — если она вообще существует — является чрезвычайно тонкой.

Днем температура на TRAPPIST-1 c поднимается до 380 К (107⁰ C). Это означает, что она стала самой холодной планетой земного типа (с твердой поверхностью), чья температура была измерена когда-либо по инфракрасному излучению.

Для съемки TRAPPIST-1 c использовался спектрометр MIRI, работающий в среднем инфракрасном диапазоне. Было проведено четыре сеанса съемки в условиях, когда планета уходила за звезду. Сравнивая излучение, когда планета находилась за звездой (т. е. только от звезды), с излучением, когда планета находилась рядом со звездой (т. е. и от звезды, и от планеты), астрономы смогли измерить инфракрасное излучение с длиной волны 15 микрон, которое испускает дневная сторона планеты. Ранее другая группа ученых использовала этот же метод для изучения планеты в этой же звездной системе TRAPPIST-1 b. Их исследование показало, что эта планета, самая близкая к звезде, полностью лишена атмосферы.

Всего в системе TRAPPIST-1 астрономам известно семь планет земного типа. Разница в структуре атмосфер этих планет и планет Солнечной системы может быть обусловлена условиями их эволюции. В течение первого миллиарда лет своего существования карлики М-класса, к которым относится звезда TRAPPIST-1, излучают яркое рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Оно могло легко уничтожить атмосферы молодых планет. Кроме того, неизвестно, было ли в таких системах на ранних этапах развития достаточно воды, углекислого газа и других летучих веществ, чтобы сформировать достаточно плотную атмосферу.

Количество света в среднем инфракрасном диапазоне, излучаемого планетой, напрямую связано с ее температурой. Углекислый газ поглощает свет с длиной волны 15 микрон, из-за чего планета меньше излучает в этом диапазоне. Однако если в атмосфере есть облака, они могут отражать свет, маскируя присутствие углекислого газа.

Поскольку TRAPPIST-1 c находится очень близко к своей звезде, ученые полагают, что в результате действия приливных сил она всегда повернута к звезде одной стороной, как наша Луна. Если планета обладает плотной атмосферой, то в ней тепло будет перераспределяться с дневной стороны на ночную. В результате этого дневная температура будет ниже, чем она была бы на планете без атмосферы.

Первоначальные измерения не позволяют ответить на все вопросы о строении атмосферы TRAPPIST-1 c, но они помогли астрономам установить граничные условия. Заключение планетологов гласит, что планета либо является безатмосферной, либо имеет очень тонкую прозрачную атмосферу с углекислым газом. Отсутствие плотной атмосферы указывает на то, что планета формировалась в условиях дефицита воды.

Ссылка: nasa.gov

Обсудить