Чему экзопланеты размером с Землю могут рассказатьть учёным о формировании и эволюции экзопланет во всем космосе? Это то, на что надеется ответить недавно представленное исследование, поскольку международная группа исследователей объявила об открытии экзопланеты размером с Землю, которая имеет температуру и плотность, сопоставимые с Землей. Это исследование может помочь ученым лучше понять формирование и эволюцию экзопланет размером с Землю и то, что это может означать для поиска жизни за пределами Земли.
Для исследования ученые использовали инструмент MAROON-X Чикагского университета для анализа недавно обнаруженной GJ 12 b (она же Gliese 12 b), которая находится примерно в 40 световых годах от Земли и вращается вокруг неактивной звезды-карлика M, что означает, что её солнечная активность снижена по сравнению с другими звездами. GJ 12 b была обнаружена спутником NASA для исследования транзитных экзопланет (TESS) в 2024 году. Её измеренные температура и радиус составили приблизительно 26,85 градуса по Цельсию и 0,96 земных соответственно.
Затем исследователи использовали MAROON-X для измерения массы и эксцентриситета GJ 12 b, которые составили приблизительно 0,71 земных и 0,16 соответственно. Для контекста, эксцентриситет Земли составляет 0,0167, при этом эксцентриситет измеряется от 0 до 1 как идеальный круг и полностью вытянутый соответственно. Знание массы GJ 12 b позволило исследователям оценить её плотность как приблизительно равную или немного меньшую, чем у Земли. Исследователи отмечают, что космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) NASA может быть использован для проведения более глубоких наблюдений GJ 12 b, в частности, её атмосферы.
«GJ12b, по-видимому, обладает плотностью, подобной земной или ниже земной, — читаем в научной статье. — Низкая плотность возможна, если у планеты есть летучий компонент (например, вода, смешанная с мантией), атмосфера, низкая массовая доля железа или некоторая комбинация этих факторов. Ее малая масса (и, следовательно, низкая поверхностная гравитация) может привести к тому, что у нее будет диффузная атмосфера, которая будет весьма податлива для наблюдений JWST, но также возможно, что у планеты слишком малая масса, чтобы удерживать атмосферу в течение длительного времени, если она не будет регулярно пополняться приливным вулканизмом».
Учёные сравнили планетарные и системные характеристики GJ 12 b и ее звезды класса M с системой TRAPPIST-1, последняя из которых содержит семь экзопланет размером с Землю, вращающихся вокруг звезды-карлика тоже класса M. Хотя GJ 12 b является единственной подтвержденной экзопланетой в своей системе, она вращается в пределах внутренней границы обитаемой зоны своей звезды, тогда как три из семи экзопланет размером с Землю в системе TRAPPIST-1 вращаются в пределах обитаемой зоны своей звезды. Причина сравнения с системой TRAPPIST-1 заключается в том, что исследователи предполагают, что изучение GJ 12 b может оказаться многообещающим из-за её бездеятельности, тогда как активность звезды TRAPPIST-1 затрудняет изучение атмосфер её экзопланет.
Как уже отмечалось, это исследование проводилось с помощью инструмента MAROON-X Чикагского университета, который предназначен для изучения экзопланет размером с Землю, вращающихся в пределах обитаемых зон звезд-карликов M и установлен на Международной обсерватории Gemini. MAROON-X использует метод лучевой скорости, который измеряет колебания, происходящие между экзопланетой и её звездой, причем последний часто используется для оценки характеристик планет, таких как масса и радиус, а также орбитальных характеристик. Совсем недавно MAROON-X использовался для открытия четырех мини-Земель, вращающихся вокруг звезды Барнарда, которая находится примерно в 6 световых годах от Земли.
Поскольку число подтвержденных экзопланет приближается к 6000, экзопланеты размером с Землю, такие как GJ 12 b, помогают астрономам лучше понять формирование и эволюцию экзопланет, вращающихся вокруг звезд-карликов M, последние из которых меньше нашего Солнца.