Роками астрономи знали, що ці світи є. Скелясті. У населеній зоні. З підходящою температурою.
Але вони були примарами. Безмовними. Безликим. Ми не знали, чи є у них повітря.
Усе змінилося.
Слабкий слід гелію, що втікав, нарешті дав нам незаперечні докази. LHS 1140 b — планета, розташована приблизно за 48 світлових років від нас, — має атмосферу. Це не просто камінь, що ширяє у пітьмі. Він утримує свою «шкуру».
«Це перший випадок, коли у скелястої планети в населеній зоні було виявлено атмосферу», — Коллін Черубім
Як спадаючий гелій виявляє атмосферу екзопланети
Ось у чому проблема. За допомогою сучасних інструментів безпосередньо виявити саму атмосферу практично неможливо. Планета надто мала. Зірка надто яскрава. А сигнал? Втрачений у шумі.
Але планети «витікають».
Упродовж мільярдів років легкі елементи залишають гравітаційне поле планети. Гелій піднімається нагору. Він дрейфує у космос. І створює детектовану сигнатуру перед планетою, коли вона проходить перед своєю зіркою.
Коллін Черубім, провідний автор дослідження, опублікованого в журналі Science, створив модель для цього явища. Він передбачив, що LHS 1140 b повинен мати хвіст з гелію. Тьмяний. Але присутній.
Він не був самотній у думці, що це може виявитися надто хорошим, щоб бути правдою.
Девід Шарбонно, науковий керівник Черубіма у Гарварді, спочатку сумнівався у плані. Чому? Тому що сигнал виходить із математики, а не зі спостережень. Ніхто раніше не бачив, щоб скеляста планета робила це.
Дані змінили його думку.
Чим LHS 1140 b відрізняється від інших екзопланет
LHS 1140 b обертається навколо червоного карлика. Вона знаходиться прямо в зоні — в регіоні «Попелюшки», де може існувати рідка вода.
Наразі відомі тисячі екзопланет. Декілька з них скелясті. Декілька знаходяться в населеній зоні.
То що робить цю планету особливою?
Здатність утримувати атмосферу.
Більшість моделей припускали, що скелясті планети швидко втрачають свої атмосфери через зоряні вітри та випромінювання. LHS 1140 b зберегла своє повітря протягом понад три мільярди років. Це є стабільність. Це потенціал.
Робін Уордсуорт, професор Гарварда, дає цьому контекст:
«Двадцять років тому ми ставили питання, чи існують землеподібні планети. Потім ми їх виявили. Тепер ми знаємо, що вони зберігають свою атмосферу».
Наземні телескопи отримують новий інструмент для пошуку світів, подібних до Землі
Виявлення було зроблено телескопом «Хаббл». Чи не Джеймсом Веббом.
Це було зроблено із Землі.
Команда використовувала спектроскоп Warm Infrared Echelle (WINERED). Встановлений на телескоп Магеллан Клей в обсерваторії Лас Кампанас в Чилі.
Все залежало від часу.
Тієї конкретної ночі LHS 1140 b перетинала свою зірку. Як та інша планета.
Одна нічого не показала. Жодного сигналу.
Друга показала гелій.
Контраст зробив дані “статистично залізобетонними”, зазначив Шарбонно.
Це змінює правила гри наземної астрономії. Нам не завжди потрібні космічні телескопи, щоб знайти передумови для життя. Ми можемо шукати те, що тікає.
Що далі для досліджень скелястих екзопланет?
Виявлення гелію – це не фінішна лінія. Це початок.
Черубім хоче знати, що міститься у цій атмосфері. Тільки гелій? Чи азот? Пар води? Хімічний склад розповідає справжню історію про житло.
Чи є у LHS 1140 b океани? Ми ще не знаємо.
Модель тепер підтверджена. Метод працює. Наступний крок – застосувати його до інших кандидатів.
Це невеликий крок для телескопа Чилі. Величезний стрибок у підтвердженні світів, подібних до Землі.
Ми більше не гадаємо.
Посилання: Cherubim et al., «Helium escaping from the atmosphere of LHS 114.0 b», Science (2024). DOI: 10.1121/science.abe9708
