Мы теперь знаем, что Вселенная буквально наполнена экзопланетами, некоторые из которых немного похожи на Землю. Но есть ли на этих планетах атмосфера? Чтобы ответить на этот вопрос, космический телескоп имени Джеймса Уэбба направил свой инфракрасный "глаз" на ближайшую солнцеподобную звезду, известную как 55 Cancri. Недавно опубликованное исследование Лаборатории реактивного движения НАСА и других космических подразделений представляет собой лучшее доказательство наличия атмосферы у обнаруженной суперземли. Однако это не то место, куда вы захотели бы отправиться жить.
Рассматриваемая экзопланета называется 55 Cancri e или Янссен. Она является самой внутренней планетой системы 55 Cancr и вращается вокруг своей звезды в 25 раз ближе, чем Меркурий вокруг Солнца. Ее короткая орбита и близость к звезде облегчают ее изучение телескопом Уэбба. Тем не менее, раньше астрономы считали, что такой раскаленный мир не сможет сохранить атмосферу под воздействием интенсивного звездного излучения и ветра. И все же данные Уэбба показали, что 55 Cancri e имеет тонкую, но плотную атмосферу, характерную для каменистой планеты.
Прошлый анализ показывал, что 55 Cancri e примерно в два раза больше Земли по размеру и массе, а это означает, что она имеет твердую поверхность. Хотя на данный момент имеются ценные данные об атмосферах других экзопланет, эти открытия касались газовых гигантов с водородными оболочками, которые изучать проще. Доказательства существования атмосфер у суперземель относительно немногочисленны.
Янссен была обнаружена транзитным методом в 2011 году, то есть она прошла прямо перед своей звездой относительно нашей планеты. Незначительное падение светового потока от звезды выдало ее присутствие, что также является ключом к тому, как Уэбб обнаружил признаки ее атмосферы. Команда астрономов, возглавляемая Ренью Ху из Лаборатории реактивного движения, использовала метод, называемый спектроскопией вторичного затмения.
По сути, исследователи использовали инструменты Уэбба NIRCam и MIRI для сбора инфракрасного излучения от системы 55 Cancri, когда планета Янсен находилась позади и рядом со звездой. Путем несложного математического уравнения, астрономы вычли яркость вторичного затмения (позади звезды) из яркости, когда планета видна, команда смогла охарактеризовать дневную сторону планеты, несмотря на невозможность ее непосредственного наблюдения.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Фото: НАСА
Исходя из невероятной близости к звезде, температура дневной стороны 55 Cancri e должна составлять около 4000 градусов по Фаренгейту (2200 градусов по Цельсию). Однако инфракрасные данные Уэбба показывают, что она скорее равна 2800 градусам по Фаренгейту (1540 градусам по Цельсию). Это говорит о том, что атмосфера помогает распределять тепло от дневной стороны к ночной. Хотя океан расплавленной лавы на планете также может переносить часть тепла, наличие атмосферы лучше всего объясняет полученные данные.
Учитывая столь обжигающие температуры экзопланеты, вы вряд ли захотите дышать такой атмосферой. Скорее всего, это «вторичная атмосфера», постоянно пополняющаяся за счет газов, попавших в расплавленную поверхность после того, как первоначальная атмосфера была "сдута" звездным излучением. Уэбб обнаружил падения инфракрасного спектра в диапазоне от 4 до 5 микрон, что предполагает наличие в атмосфере оксида углерода или углекислого газа.
Благодаря своему относительно близкому расстоянию в 41 световой год, 55 Cancri e представляет собой уникальную возможность для детального исследования атмосферы экзопланеты. Как отметил Жэньюй Ху, руководитель исследовательской группы, "наша конечная цель - выяснить, какие условия позволяют каменистым планетам удерживать газовые атмосферы, что является одним из ключевых факторов для потенциальной обитаемости". Изучение данной планеты может пролить свет на ранние этапы формирования атмосфер на планетах, сходных с Марсом, Венерой и нашим родным миром - планетой Земля, давая ценные подсказки об эволюции подобных небесных объектов.