Космічний телескоп Webb виявив основні молекули на екзопланеті K2-18b

Ці дані свідчать про наявність екзопланети з можливою рідкою поверхнею океану

В атмосфері населеної зони були виявлені молекули, що містять вуглець Екзопланета K2-18 b міжнародною групою астрономів, використовуючи дані з НАСА‘s Космічний телескоп Джеймса Вебба. Ці результати узгоджуються з існуванням екзопланети, поверхня якої може бути покрита океанами під багатою на водень атмосферою. Відкриття дає захоплюючий погляд на планету, яка не схожа ні на що в нашій Сонячній системі, і відкриває інтригуючі перспективи щодо потенційно придатних для життя світів в інших частинах Всесвіту.

Спектри K2-18 b, отримані за допомогою приладу Webb NIRISS (ближнього інфрачервоного зображення та нещілинного спектрографа) та NIRSpec (ближнього інфрачервоного спектрометра), показують велику кількість метану та вуглекислого газу в атмосфері екзопланети, а також.. Можливе відкриття екзопланети. Молекула під назвою диметилсульфід (DMS). Виявлення дефіциту метану, вуглекислого газу та аміаку підтверджує гіпотезу про те, що під насиченою воднем атмосферою в K2-18 b може бути водний океан. K2-18 b, маса якої в 8,6 разів перевищує масу Землі, обертається навколо холодної карликової зірки K2-18 у зоні життя та знаходиться на відстані 120 світлових років від Землі. Зображення: NASA, ESA, Канадське космічне агентство, Ральф Кроуфорд (STScI), Джозеф Олмстед (STScI), Ніко Мадхусудан (IoA)

Вебб виявляє метан і вуглекислий газ в атмосфері K2-18b

Нове дослідження космічного телескопа НАСА Джеймса Вебба K2-18 b, екзопланети, маса якої в 8,6 разів перевищує масу Землі, виявила присутність молекул, що містять вуглець, включаючи метан і вуглекислий газ. Відкриття Вебба доповнює недавні дослідження, які припускають, що K2-18 b може бути екзопланетою, яка потенційно може мати багату воднем атмосферу та поверхню, покриту водним океаном.

Перше уявлення про атмосферні властивості цієї планети в зоні проживання було отримано завдяки спостереженням космічного телескопа Хаббла NASA, що спонукало до подальших досліджень, які з тих пір змінили наше розуміння системи.

K2-18 b обертається навколо холодної карликової зірки K2-18 в зоні життя і знаходиться в 120 світлових роках від Землі в сузір’ї Лева. Такі екзопланети, як K2-18 b, розміри яких коливаються від Землі до… НептунЦе не схоже ні на що в нашій сонячній системі. Ця відсутність еквівалентних найближчих планет означає, що ці «субнептунові планети» недостатньо вивчені, а природа їхніх атмосфер є предметом активних дебатів серед астрономів.

Наслідки для позасонячного життя

Припущення, що субнептунова планета K2-18 b може бути екзопланетою, інтригує, оскільки деякі астрономи вважають, що ці світи є перспективним середовищем для пошуку доказів життя на екзопланетах.

«Наші висновки підкреслюють важливість розгляду різноманітних придатних для життя середовищ під час пошуку життя в інших місцях», — пояснив Ніко Мадхусудан, астроном з Кембриджського університету та провідний автор статті, яка оголосила про результати. «Традиційно пошуки життя на екзопланетах зосереджені в основному на менших скелястих планетах, але більші гессенські світи більше підходять для атмосферних спостережень».

Велика кількість метану і вуглекислого газу, а також відсутність аміаку підтверджують гіпотезу про те, що під багатою на водень атмосферою в K2-18 b може бути водний океан. Ці початкові спостереження Вебба також забезпечили потенційне відкриття молекули під назвою диметилсульфід (DMS). На Землі це виробляється лише життям. Основна частина DMS в атмосфері Землі викидається фітопланктоном у морському середовищі.

Висновок DMS менш надійний і потребує подальшої перевірки.

«Майбутні спостереження Вебба повинні підтвердити, чи справді DMS присутній в атмосфері K2-18 b на значних рівнях», — пояснив Мадхусудан.

Характеристика атмосфер екзопланет

Хоча K2-18 b знаходиться в придатній для життя зоні, і тепер відомо, що містить вуглецеві молекули, це не обов’язково означає, що на планеті може бути життя. Великі розміри планети — її радіус у 2,6 рази перевищує земний — означає, що всередині планети, ймовірно, міститься велика мантія льоду під високим тиском, як у Нептуна, але з тоншою, багатою воднем атмосферою та океанічною поверхнею. Очікується, що гессейські світи містять океани води. Однак також можливо, що океан занадто гарячий, щоб бути придатним для життя або рідким.

«Хоча цей тип планет не існує в нашій Сонячній системі, субнептунові планети є найпоширенішим типом планет, відомих на даний момент у галактиці», — пояснив член команди Субхаджит Саркар з Кардіффського університету. «Ми отримали найдетальніший на сьогоднішній день спектр населеної підзони Нептуна, і це дозволило нам ідентифікувати молекули в його атмосфері».

Характеристика атмосфер екзопланет, таких як K2-18 b, тобто визначення їх газів і фізичних умов, є дуже активною галуззю астрономії. Однак ці планети буквально затьмарені блиском своїх більших зірок, що особливо ускладнює дослідження атмосфери екзопланет.

Команда уникла цієї проблеми, проаналізувавши світло від материнської зірки K2-18 b, коли воно проходило крізь атмосферу екзопланети. K2-18 b є транзитною екзопланетою, тобто ми можемо помітити падіння яскравості, коли вона проходить крізь обличчя своєї головної зірки. Так екзопланету вперше виявила в 2015 році місія NASA K2. Це означає, що під час транзиту невелика частина зоряного світла пройде крізь атмосферу екзопланети, перш ніж досягти таких телескопів, як Webb. Проходження зоряного світла через атмосферу екзопланети залишає сліди, які астрономи можуть зібрати разом, щоб ідентифікувати гази в атмосфері екзопланети.

Можливості Джеймса Вебба та майбутні дослідження

«Цей результат став можливим лише завдяки розширеному діапазону довжин хвиль і безпрецедентній чутливості Вебба, що дозволило надійно виявляти спектральні характеристики всього за два проходи», — сказав Мадхусудан. «Для порівняння, одне спостереження транзиту за допомогою Вебба забезпечило роздільну здатність, порівнянну з вісьмома спостереженнями Хаббла, зробленими протягом кількох років і у відносно вузькому діапазоні довжин хвиль».

«Ці результати є результатом лише двох спостережень K2-18 b, і на шляху є ще інші», — пояснив член групи Саввас Константіну з Кембриджського університету. «Це означає, що наша робота тут є лише ранньою демонстрацією того, що Вебб може спостерігати на екзопланетах у зоні проживання».

Висновки команди були прийняті для публікації в The Листи астрофізичного журналу.

Тепер команда має намір провести подальші дослідження за допомогою спектрометра телескопа MIRI (інструмент середнього інфрачервоного діапазону), який, як вони сподіваються, підтвердить їхні висновки та дасть нове розуміння умов навколишнього середовища на K2-18 b.

«Наша кінцева мета — виявити життя на придатній для життя екзопланеті, що змінило б наше розуміння нашого місця у Всесвіті», — підсумував Мадхусудан. «Наші відкриття є багатообіцяючим кроком до глибшого розуміння гессенського світу в цій спробі».

Космічний телескоп імені Джеймса Вебба NASA є головною у світі обсерваторією космічної науки. Він розгадує таємниці нашої сонячної системи, дивиться за межі далеких світів навколо інших зірок і досліджує таємничі структури та походження нашого Всесвіту та наше місце в ньому. WEB — це міжнародна програма, яку очолює NASA разом зі своїми партнерами Європейським космічним агентством (ESA).Європейське космічне агентство) і Канадське космічне агентство.