Астрономи вперше підтвердили існування атмосфери на кам'янистій планеті, що обертається в зоні проживання своєї зірки — тобто на відстані, де температура дозволяє існування рідкої води на поверхні. Це вважається одним із ключових кроків на шляху до пошуку планет, схожих на Землю, за межами Сонячної системи.
Дослідження, опубліковане в журналі Science, стосується планети LHS 1140 b — кам'янистого світу за 48 світлових років від Землі, що обертається навколо холодного червоного карлика. Планета вже давно приваблювала увагу астрономів як один із найкращих кандидатів для вивчення потенційно придатних для життя умов поза Сонячною системою. Але до цього моменту ніхто не міг з упевненістю сказати, чи є в неї атмосфера взагалі.
Прогноз, який довелося перевірити спостереженнями
Головний автор дослідження Коллін Черубім, який нещодавно захистив докторську дисертацію з наук про Землю і планети в Гарварді, розробив теоретичну модель атмосфери LHS 1140 b. Модель передбачила: у верхніх шарах атмосфери планети має бути гелій, який повільно втікає в космічний простір.
Ідея здавалася сміливою навіть колегам Черубіма. Девід Шарбонно, керівник кафедри астрономії Гарварда та один із наукових керівників Черубіма, спочатку поставився до плану скептично — адже прогноз ґрунтувався виключно на математичних розрахунках і ніколи раніше не перевірявся для кам'янистих планет. Проте коли Черубім організував спостереження, отримав дані й довів статистичну надійність результату, Шарбонно змінив думку.
Як зафіксували гелій, що втікає з атмосфери
Для перевірки прогнозу команда скористалася спектрографом WINERED на телескопі Magellan в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі. Дослідникам вдалося спостерігати рідкісний збіг обставин: тієї ж ночі перед зіркою одночасно транзитували дві планети системи.
Порівняння виявилося показовим. В однієї з планет жодних ознак атмосфери не знайшли. А навколо LHS 1140 b зафіксували чіткий сигнал гелію, що витікає в космос — це і є прямий доказ того, що планета зберігає атмосферу.
Двадцять років тому ми ще сумнівалися, чи існують кам'янисті планети за межами Сонячної системи. Потім дізналися, що вони поширені, і знайшли деякі з них у зоні проживання. Наступне питання було — чи вдалося комусь із них зберегти атмосферу. Тепер знаємо: принаймні одна планета зробила це.Robin Wordsworth, професор Гарвардського університету, науковий керівник Коллін Черубіма
Атмосфера, якій щонайменше 3 мільярди років
За оцінками команди, атмосфера LHS 1140 b могла зберігатися понад 3 мільярди років. Це робить планету особливо цінною ціллю для подальших спостережень — довготривала атмосфера означає стабільні умови, які варто вивчати детальніше.
Черубім планує визначити повний склад атмосфери та в перспективі дослідити, чи є на планеті поверхневі океани або інші ознаки, пов'язані з придатністю для життя. Разом із колегами він також збирається застосувати свою модель для пошуку схожих світів серед уже відкритих екзопланет.
Дослідники наголошують: це результат перевірки моделі, і сподіваються, що за ним підуть нові спостереження. Метод, застосований для LHS 1140 b — пошук газів, що витікають з атмосфери, за допомогою наземних телескопів — може стати важливим інструментом для вивчення атмосфер кам'янистих екзопланет загалом. Досі подібні детекції вдавалися переважно для газових гігантів, тож підтвердження працездатності методу для невеликих кам'янистих світів відкриває новий напрямок пошуку.
