Астрономы объявили об открытии пяти новых экзопланет, вращающихся вокруг красных карликов — слабых, но капризных и вспыльчивых звезд. В их планетных системах условия для удержания атмосфер сильно отличаются от «тепличных» условий на Земле. Исследование, опубликованное на препринт-сервере arXiv, позволяет по-новому взглянуть на то, какие миры могут сохранить газовую оболочку, защищающую поверхность от жесткого звездного излучения.
Ключевой целью наблюдений таких систем является поиск атмосфер, особенно у планет земного и суперземного типа. Наличие плотной атмосферы — важнейший признак потенциала для воды и, возможно, жизни. Однако, несмотря на то, что известно более 6000 экзопланет, спектроскопически подтвержденные случаи атмосфер остаются редкостью.
На иллюстрации из исходной статьи показана реконструкция планеты, подвергающейся воздействию мощных вспышек красного карлика, которое может «сдувать» газовую оболочку и мешать ее удержанию.
Новые миры: возможности и ограничения
Четыре из этих планет — так называемые суперземли размером примерно от 1,28 до 1,56 радиуса Земли, а пятая, TOI-5716 b, по размерам близка к нашей планете. Они находятся очень близко к своим звездам: орбитальный период варьируется от менее одного до ~11,5 дней, что типично для планет вокруг красных карликов (звезд M-класса).
Представленная авторами работы выборка включает:
- TOI-5716 b, планету размером с Землю (R = 0,96 R⊕) с периодом обращения 6,766 суток вокруг звезды с тонким диском, бедной металлами ([Fe/H] = -0,54-0,10);
- TOI-5728 b, суперземлю (R = 1,31 R⊕ ) на орбите с периодом 11,497 суток;
- TOI-5736 b, более крупная планета (R = 1,56 R⊕) со сверхкоротким периодом обращения, составляющим всего 0,649 земных суток.
Также статистически подтверждено существование многопланетной системы TOI-5489, в которой находятся две суперземли аналогичных размеров: TOI-5489 b (R = 1,40 R⊕) и TOI-5489 c (R = 1,28 R⊕) с периодами обращения 3,152 и 4,921 суток соответственно.
Из-за более длительных периодов обращения TOI-5716 b и TOI-5728 b имеют равновесную температуру 400 К, что делает их перспективными в части исследований потери массы в атмосфере. Если подтвердится, что TOI-5728 b имеет объемный состав, подобный земному, она присоединится к очень небольшой выборке скалистых планет, вращающихся вокруг карликов М-типа, которые находятся ниже «космической береговой линии».
Проблема удержания атмосферы здесь заключается в активности родительских звезд — мощные рентгеновские и ультрафиолетовые вспышки способны буквально «выжечь» газовую оболочку планетарного тела. Ученые используют модель, называемую «космической береговой линией», которая связывает интенсивность излучения, получаемого планетой, и ее гравитацию для оценки шансов на сохранение атмосферы. По этой классификации три планеты, вероятно, утратили плотные газовые массы, две другие — теоретически способны их удержать, что делает их приоритетными целями для JWST и космических обсерваторий будущего, таких как Nancy Grace Roman.
Планетарная атмосфера — главный ключ к существованию жизни. Без атмосферы нет защиты от космических лучей, нет температуры, подходящей для сохранения жидкой воды н поверхности, невозможна значительная биохимическая активность.
Современные телескопы, такие как James Webb Space Telescope, все еще испытывают трудности с получением ясных спектров атмосферы даже для относительно близких экзопланет. Это подтверждают и другие исследования, указывающие, что атмосферы на планетах земного типа остаются трудноуловимыми. В частности, так и не удалось со 100%-ной достоверностью подтвердить или опровергнуть наличие газовой оболочки на ближайшей к нам кандидатуре TRAPPIST-1 d, расположенном в 40 световых годах от нас. Доподлинно известно, что на более близких к нам экзопланетах плотной атмосферы а, значит, и жизни в привычном нам «углеродном» виде точно нет. Впрочем это не отменяет возможность существования альтернативных форм — например, на основе кремния.
О казавшемся поначалу перспективным, но вскоре вычеркнутом из списка кандидате в обитаемые миры TOI-561b, читайте материал Hi-Tech Mail.