Od lat astronomowie wiedzieli, że takie światy istnieją. Skalisty. W strefie mieszkalnej. Z odpowiednią temperaturą.
Ale to były duchy. Cichy. Bez twarzy. Nie wiedzieliśmy, czy mają powietrze.
Wszystko się zmieniło.
Słaby ślad ulatniającego się helu w końcu dał nam niepodważalny dowód. LHS 1140 b, planeta znajdująca się około 48 lat świetlnych od nas, posiada atmosferę. To nie jest tylko kamień unoszący się w ciemności. Zachowuje swoją „skórę”.
„Po raz pierwszy odkryto atmosferę planety skalistej w jej strefie zamieszkiwalnej” – Colleen Cherubim
Jak ubywający hel odkrywa atmosferę egzoplanety
Oto sedno. Przy użyciu nowoczesnych instrumentów prawie niemożliwe jest bezpośrednie wykrycie samej atmosfery. Planeta jest za mała. Gwiazda jest zbyt jasna. A co z sygnałem? Zagubiony w hałasie.
Ale planety „wyciekają”.
W ciągu miliardów lat lekkie pierwiastki opuszczają pole grawitacyjne planety. Hel wzrasta. Dryfuje w kosmos. I tworzy wykrywalną sygnaturę przed planetą, gdy przechodzi ona przed swoją gwiazdą.
Collin Cherubim, główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie Science, stworzył model tego zjawiska. Przewidział, że LHS 1140 b powinien mieć ogon helowy. Ciemny. Ale obecny.
Nie był sam, sądząc, że to zbyt piękne, aby mogło być prawdziwe.
David Charbonneau, przełożony Cherubinów na Harvardzie, początkowo miał wątpliwości co do planu. Dlaczego? Ponieważ sygnał pochodzi z matematyki, a nie z obserwacji. Nikt wcześniej nie widział, żeby skalista planeta robiła coś takiego.
Dane zmieniły jego zdanie.
Czym LHS 1140 b różni się od innych egzoplanet
LHS 1140 b krąży wokół czerwonego karła. Jest dokładnie w strefie mieszkalnej – regionie Kopciuszka, gdzie może istnieć woda w stanie ciekłym.
Obecnie znanych jest tysiące egzoplanet. Kilka z nich jest skalistych. Kilka z nich znajduje się w strefie mieszkalnej.
Co więc czyni tę planetę wyjątkową?
Zdolność do utrzymania atmosfery.
Większość modeli zakładała, że planety skaliste szybko tracą atmosferę z powodu wiatrów gwiazdowych i promieniowania. LHS 1140 b zachowała powietrze przez ponad trzy miliardy lat. To jest stabilność. To jest potencjał.
Robin Wordsworth, profesor Harvardu, podaje kontekst tej sytuacji:
“Dwadzieścia lat temu zastanawialiśmy się, czy istnieją planety podobne do Ziemi. Potem je znaleźliśmy. Teraz wiemy, że zachowują swoją atmosferę.”
Teleskopy naziemne zyskują nowe narzędzie do wyszukiwania światów takich jak Ziemia
Odkrycia nie dokonał teleskop Hubble’a. Nie Jamesa Webba.
To zostało zabrane z Ziemi.
Zespół użył spektroskopu Warm Infrared Echelle (WINERED). Zamontowany na Teleskopie Magellana Clay w Obserwatorium Las Campanas w Chile.
Wszystko zależało od czasu.
Tej konkretnej nocy LHS 1140 b przecinał swoją gwiazdę. Zupełnie jak inna planeta.
Jeden nic nie pokazał. Brak sygnału.
Inny pokazał hel.
Kontrast sprawił, że dane były „statystycznie niepodważalne” – zauważył Charbonneau.
To przełom w astronomii naziemnej. Nie zawsze potrzebujemy teleskopów kosmicznych, aby znaleźć warunki wstępne życia. Możemy szukać tego, co ucieka.
Co dalej z badaniami nad skalistymi egzoplanetami?
Znalezienie helu to nie koniec. To jest początek.
Cherubiny chcą wiedzieć, co kryje się w tej atmosferze. Tylko hel? Albo azot? Para wodna? Chemia opowiada prawdziwą historię zamieszkiwania.
Czy LHS 1140 b ma oceany? Jeszcze nie wiemy.
Model został już potwierdzony. Metoda działa. Następnym krokiem jest zastosowanie go do innych kandydatów.
To mały krok dla teleskopu w Chile. Ogromny krok w potwierdzaniu światów takich jak Ziemia.
Już nie zgadujemy.
Literatura: Cherubim i in., „Helium escaping from the atmosfera LHS 114.0 b”, Science (2024). DOI: 10.1121/science.abe9708
