Umiarkowana egzoplaneta LHS 1140 b może być światem całkowicie pokrytym lodem (po lewej), podobnym do księżyca Jowisza, Europa, lub może być lodowym światem z ciekłym oceanem subgwiazdowym i pochmurną atmosferą (w środku). LHS 1140 b jest 1,7 razy większa od naszej planety Ziemia (po prawej) i jest najbardziej obiecującą egzoplanetą w strefie zamieszkiwalnej, jaką dotychczas odkryto podczas poszukiwań wody w stanie ciekłym poza Układem Słonecznym. Źródło: Benoit Gougeon, Uniwersytet w Montrealu
Naukowcy wykorzystali dane z wielu teleskopów kosmicznych, w tym m.in Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), aby studiować egzoplaneta LHS 1140 b, położona 48 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Wieloryba. Ta egzoplaneta, krążąca wokół czerwonego karła, znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania i wykazuje oznaki potencjalnej obecności atmosfery bogatej w azot i składu bogatego w wodę, co może obejmować ocean w postaci ciekłej wody. To sprawia, że LHS 1140 b jest jednym z najbardziej obiecujących kandydatów do przyszłych badań nad możliwością zamieszkania.
Astronomowie odkrywają zaskakujący lodowy świat w strefie zamieszkiwalnej dzięki danym z teleskopu Webba
Naukowcy zidentyfikowali egzoplanetę strefy umiarkowanej jako obiecujący świat lodowy lub wodny superziemi. W skład zespołu badawczego kierowanego przez Université de Montréal wchodzi astronom z Uniwersytetu Michigan.
Odkrycia pokazują, że egzoplaneta LHS 1140 b, znajdująca się w strefie zamieszkiwalnej, prawdopodobnie nie jest mini-planetą.Neptun, mały tak zwany gazowy olbrzym – duże planety składające się głównie z gazu – z gęstą atmosferą bogatą w wodór. Planeta, znajdująca się około 48 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Wieloryba, jawi się jako jedna z najbardziej obiecujących znanych kandydatów na egzoplanety w strefie zamieszkiwalnej, potencjalnie posiadająca atmosferę, a nawet ocean w postaci ciekłej wody.
Dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zebrano w grudniu 2023 r. i dodano do poprzednich danych z innych teleskopów kosmicznych Spitzera, Hubble’a i TESS, aby utwierdzić ten wynik, zaakceptowany do publikacji w The Listy do dzienników astrofizycznych w tym tygodniu.
„Po raz pierwszy w historii zaobserwowaliśmy ślad atmosfery na skalistej lub bogatej w lód egzoplanecie w strefie nadającej się do zamieszkania. Wykrywanie atmosfer na małych, skalistych planetach jest głównym celem JWST, ale sygnały te są znacznie trudniejsze do zaobserwowania niż w przypadku atmosfer planet gigantów” – powiedział Ryan MacDonald, NASA Sagan Fellow na Wydziale Astronomii UM, który odegrał kluczową rolę w analizie atmosfery LHS 1140 b. „LHS 1140 b to jedna z najlepszych małych egzoplanet w strefie zamieszkiwalnej, zdolna do utrzymania gęstej atmosfery i być może właśnie znaleźliśmy dowód istnienia powietrza na tej planecie”.
Wystrzelony w 2021 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to kolejne po Hubble’u wielkie obserwatorium nauk o kosmosie, którego zadaniem jest odpowiadanie na nierozwiązane pytania dotyczące Wszechświata i dokonywanie przełomowych odkryć we wszystkich dziedzinach astronomii. Jego możliwości w podczerwieni pozwalają mu szczegółowo badać atmosfery odległych planet, identyfikując elementy takie jak para wodna, metan i możliwe biosygnatury. Źródło: laboratorium multimedialne ESA/ATG
LHS 1140 b, świat potencjalnie nadający się do zamieszkania
LHS 1140 b, egzoplaneta krążąca wokół czerwonego karła o małej masie, mniej więcej jednej piątej wielkości Słońca, zachwyciła naukowców, ponieważ jest jedną z najbliższych egzoplanet Układu Słonecznego, leżącą w ekosferze jej gwiazdy. Egzoplanety znajdujące się w tej „Strefie Złotowłosej” mają temperatury, które pozwalają na istnienie na nich wody w postaci płynnej, co jest kluczowym elementem życia, jakie znamy na Ziemi.
Jedno z kluczowych pytań dotyczących LHS 1140 b dotyczyło tego, czy jest to egzoplaneta typu mini-Neptuna, czy super-Ziemia – planeta skalista lub bogata w wodę, większa od Ziemi.
„Spośród wszystkich obecnie znanych egzoplanet strefy umiarkowanej LHS 1140 b może być naszym najlepszym wyborem, jeśli pewnego dnia pośrednio potwierdzi obecność wody w stanie ciekłym na powierzchni obcego świata poza naszym Układem Słonecznym” – powiedział Charles Cadieux, główny autor artykułu naukowego i doktorant na Uniwersytecie w Montrealu. „Byłby to kamień milowy w poszukiwaniu egzoplanet potencjalnie nadających się do zamieszkania”.
Ryana MacDonalda. Źródło: Uniwersytet Michigan
Dane JWST prowadzą do nowych spostrzeżeń
Analiza obserwacji zespołu zdecydowanie wykluczyła scenariusz mini-Neptuna, a dowody sugerują, że egzoplaneta LHS 1140 b jest super-Ziemią, która może mieć nawet atmosferę bogatą w azot, podobną do ziemskiej. Zespół ostrzega jednak, że konieczne będą dodatkowe obserwacje za pomocą obserwacji JWST, aby potwierdzić sygnaturę gazowego azotu.
Szacunki oparte na wszystkich zgromadzonych danych pokazują, że LHS 1140 b ma mniejszą gęstość niż oczekiwano w przypadku planety skalistej o składzie podobnym do Ziemi, co sugeruje, że 10 do 20% jej masy może składać się z wody. To odkrycie wskazuje, że LHS 1140 b jest przekonującym kandydatem na wodny świat, prawdopodobnie przypominający kulę śnieżną lub lodową planetę z potencjalnym ciekłym oceanem w punkcie podgwiazdowym, lub obszar powierzchni planety, który zawsze byłby zwrócony w stronę gwiazdy macierzystej układu ze względu na do synchronicznego obrotu planety (podobnie jak ziemski księżyc).
Możliwa obecność atmosfery i oceanu
MacDonald przeprowadził analizę wydobycia atmosfery, która sugeruje, że LHS 1140 b ma atmosferę bogatą w azot, potencjalnie podobną do atmosfery ziemskiej, która składa się z 78% azotu. Chociaż jest to wciąż jedynie wstępny wynik, obecność atmosfery bogatej w azot sugerowałaby, że planeta zachowała znaczną atmosferę, tworząc warunki, w których może istnieć woda w stanie ciekłym.
Odkrycie to faworyzuje scenariusz wodnego świata/kuli śnieżnej jako najbardziej prawdopodobny. Obecne modele wskazują, że gdyby LHS 1140 b posiadał atmosferę podobną do Ziemi, byłaby to planeta przypominająca kulę śnieżną z oceanem w kształcie tarczy o średnicy około 4000 kilometrów, co odpowiada połowie powierzchni Oceanu Atlantyckiego. Temperatura powierzchni w centrum tego obcego oceanu może wynosić nawet komfortowe 20 stopni Celsjusz.
Potencjalna atmosfera LHS 1140 b i korzystne warunki dla wody w stanie ciekłym sprawiają, że jest to wyjątkowy kandydat do przyszłych badań nad możliwością zamieszkania. Planeta ta zapewnia wyjątkową okazję do zbadania świata, w którym mogłoby istnieć życie, biorąc pod uwagę jej położenie w strefie zamieszkiwalnej i prawdopodobieństwo istnienia atmosfery zdolnej do zatrzymania ciepła i utrzymania stabilnego klimatu.
„To nasz pierwszy kuszący rzut oka na atmosferę na superziemi w strefie zamieszkiwalnej. W porównaniu do innych znanych egzoplanet znajdujących się w strefie zamieszkiwalnej, takich jak te w układzie TRAPPIST-1, gwiazda LHS 1140 wydaje się spokojniejsza i mniej aktywna, co znacznie ułatwia oddzielenie atmosfery LHS 1140 b od sygnałów gwiazdowych powodowanych przez plamy gwiazdowe” – MacDonald powiedział.
„Nasz wstępny rozpoznanie LHS 1140 b za pomocą JWST ujawniło, że jest to prawdopodobnie najlepsza egzoplaneta w strefie zamieszkiwalnej, znana obecnie z charakterystyki atmosfery. Chociaż potrzebujemy więcej obserwacji JWST, aby potwierdzić atmosferę bogatą w azot i poszukać innych gazów, jest to bardzo obiecujący początek”.
Więcej informacji na temat tego odkrycia można znaleźć w artykule Webb odkrywa potencjalnie nadający się do zamieszkania świat zaledwie 48 lat świetlnych stąd.
Odniesienie: „Spektroskopia transmisyjna egzoplanety strefy mieszkalnej LHS 1140 b z JWST/NIRISS”: Charles Cadieux, René Doyon, Ryan J. MacDonald, Martin Turbet, Étienne Artigau, Olivia Lim, Michael Radica, Thomas J. Fauchez, Salma Salhi, Lisa Dang, Loïc Albert, Louis-Philippe Coulombe, Nicolas B. Cowan, David Lafrenière, Alexandrine L’Heureux, Caroline Piaulet, Björn Benneke, Ryan Cloutier, Benjamin Charnay, Neil J. Cook, Marylou Fournier-Tondreau, Mykhaylo Plotnykov, Diana Walencja, zaakceptowana, Listy z dziennika astrofizycznego.
arXiv:2406.15136
