В созвездии Девы, в 26 световых годах от нас, каменистая планета размером на 30% больше Земли и в три раза массивнее обращается вокруг красного карлика за 1,5 земных дня. Слишком близко к звезде, чтобы быть частью обитаемой зоны, эта экзопланета, названная GJ 486 b, имеет температуру поверхности около 400 градусов Цельсия. Несмотря на это, наблюдения «Уэбба» показывают следы водяного пара.
Этот водяной пар может поступать из атмосферы планеты, в таком случае его пополнят за счет излучения звезды-хозяина. Но сможет ли каменистая планета поддерживать атмосферу в такой среде рядом с красным карликом?
Группой исследователей с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) космического аппарата Джеймса Уэбба был проведён анализ инфракрасного спектра этой планетной системы для ответа на этот вопрос. Водяной пар может принадлежать атмосфере планеты или происходить из внешнего слоя холодной звезды-хозяина.
Следы водяного пара. Но где?
Красные карлики – самые обычные звёзды во Вселенной. Это холодные звёзды, способные образовать каменистые экзопланеты. Красные карлики активны, особенно в молодости:
их излучение может разрушать атмосферу планет.
Наличие водяного пара у GJ 486 b свидетельствует об атмосфере, несмотря на высокую температуру и близость к звезде. Водяной пар ранее обнаруживался на газообразных экзопланетах, но пока не подтверждено наличие атмосферы у каменистых экзопланет.
Команда отмечает, что пары воды могут быть выброшены звездой сама по себе, в особенности с её более прохладных участков, а не только с планеты.
Подсказки в спектре излучения
GJ 486 b движется перед своей звездой с нашей точки зрения. Если у него есть атмосфера, starlight будет проходить через эти газы во время транзита, оставляя отпечатки в свете. Это позволит астрономам определить его состав с помощью спектроскопии пропускания.
Исследователи наблюдали два транзита, каждый длительностью около часа. Затем использовали три метода для анализа данных. Все три метода показали преимущественно плоский спектр с увеличением в более коротких инфракрасных диапазонах волн. Моделирование различных молекул привело к выводу, что источником сигнала, скорее всего, является водяной пар.
Проблема в том, что водяной пар может исходить от звезды. Даже у нашего Солнца водяной пар иногда обнаруживается в солнечных пятнах из-за их низкой температуры по сравнению с поверхностью звезды. Звезда GJ 486 b холоднее Солнца, поэтому в её солнечных пятнах будет ещё больше водяного пара. В результате может появиться сигнал, похожий на сигнал от атмосферы планеты.
Если у GJ 486 b есть атмосфера, её необходимо постоянное пополнение: вулканы внутри каменистой планеты выбрасывают пар наружу. Но для определения количества воды в атмосфере необходимы дополнительные наблюдения.
Чтобы отличить атмосферу планеты от сценария звездного пятна, NIRISS («Уэбба»), другому инструменту, потребуется наблюдать в более коротких инфракрасных диапазонах длин волн. Только совместная работа этих инструментов может дать ответ на вопрос о наличии атмосферы у каменистой планеты.