Годами астрономы знали, что эти миры существуют. Скалистые. В обитаемой зоне. С подходящей температурой.
Но они были призраками. Безмолвными. Безликими. Мы не знали, есть ли у них воздух.
Всё изменилось.
Слабый след убегавшего гелия наконец дал нам неопровержимые доказательства. У LHS 1140 b — планеты, расположенной примерно в 48 световых годах от нас, — есть атмосфера. Это не просто камень, парящий во тьме. Он удерживает свою «шкуры».
«Это первый случай, когда у скалистой планеты в обитаемой зоне была обнаружена атмосфера», — Коллин Черубим
Как убывающий гелий выявляет атмосферу экзопланеты
Вот в чём загвоздка. С помощью современных инструментов непосредственно обнаружить саму атмосферу практически невозможно. Планета слишком мала. Звезда слишком яркая. А сигнал? Потерянный в шуме.
Но планеты «утекают».
На протяжении миллиардов лет легкие элементы покидают гравитационное поле планеты. Гелий поднимается вверх. Он дрейфует в космос. И создаёт детектируемый сигнатуру перед планетой, когда она проходит перед своей звездой.
Коллин Черубим, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Science, создал модель для этого явления. Он предсказал, что у LHS 1140 b должен быть хвост из гелия. Тусклый. Но присутствующий.
Он не был одинок в мысли, что это может оказаться слишком хорошим, чтобы быть правдой.
Дэвид Шарбонно, научный руководитель Черубима в Гарварде, изначально сомневался в плане. Почему? Потому что сигнал исходит из математики, а не из наблюдений. Никто ранее не видел, чтобы скалистая планета делала это.
Данные изменили его мнение.
Чем LHS 1140 b отличается от других экзопланет
LHS 1140 b вращается вокруг красного карлика. Она находится прямо в обитаемой зоне — в регионе «Золушки», где может существовать жидкая вода.
Сейчас известны тысячи экзопланет. Несколько из них скалистые. Несколько находятся в обитаемой зоне.
Так что делает эту планету особенной?
Способность удерживать атмосферу.
Большинство моделей предполагали, что скалистые планеты быстро теряют свои атмосферы из-за звездных ветров и излучения. LHS 1140 b сохранила свой воздух на протяжении более трех миллиардов лет. Это стабильность. Это потенциал.
Робин Уордсуорт, профессор Гарварда, дает этому контекст:
«Двадцать лет назад мы задавались вопросом, существуют ли землеподобные планеты. Затем мы их нашли. Теперь мы знаем, что они сохраняют свои атмосферы».
Наземные телескопы получают новый инструмент для поиска миров, подобных Земле
Обнаружение не было сделано телескопом «Хаббл». Не Джеймсом Уэббом.
Это было сделано с Земли.
Команда использовала спектроскоп Warm Infrared Echelle (WINERED). Установленный на телескоп Магеллан Клэй в обсерватории Лас-Кампанас в Чили.
Всё зависело от времени.
В ту конкретную ночь LHS 1140 b пересекала свой звезду. Как и другая планета.
Одна не показала ничего. Никакого сигнала.
Другая показала гелий.
Контраст сделал данные «статистически железобетонными», отметил Шарбонно.
Это меняет правила игры для наземной астрономии. Нам не всегда нужны космические телескопы, чтобы найти предпосылки для жизни. Мы можем искать то, что убегает.
Что дальше для исследований скалистых экзопланет?
Обнаружение гелия — это не финишная линия. Это начало.
Черубим хочет знать, что содержится в этой атмосфере. Только гелий? Или азот? Пар воды? Химический состав рассказывает настоящую историю о обитаемости.
Есть ли у LHS 1140 b океаны? Мы еще не знаем.
Модель теперь подтверждена. Метод работает. Следующий шаг — применить его к другим кандидатам.
Это небольшой шаг для телескопа в Чили. Огромный скачок в подтверждении миров, подобных Земле.
Мы больше не гадаем.
Ссылка: Cherubim et al., «Helium escaping from the atmosphere of LHS 114.0 b», Science (2024). DOI: 10.1121/science.abe9708
