Космический телескоп Уэбб обнаружил основные молекулы на экзопланете K2-18b

Данные предполагают существование экзопланеты с возможной поверхностью жидкого океана.

В атмосфере обитаемой зоны обнаружены углеродсодержащие молекулы Экзопланета K2-18 b, созданная международной командой астрономов с использованием данных НАСА‘s Космический телескоп Джеймса Уэбба. Эти результаты согласуются с существованием экзопланеты, поверхность которой может быть покрыта океанами и атмосферой, богатой водородом. Это открытие дает захватывающее представление о планете, не похожей ни на что в нашей Солнечной системе, и открывает интригующие перспективы относительно потенциально обитаемых миров в других частях Вселенной.

Спектры K2-18 b, полученные с помощью прибора Уэбба NIRISS (телевизор ближнего инфракрасного диапазона и нещелевой спектрограф) и NIRSpec (спектрометр ближнего инфракрасного диапазона), показывают обилие метана и углекислого газа в атмосфере экзопланеты, а также… Возможное открытие экзопланеты. Молекула под названием диметилсульфид (ДМС). Обнаружение дефицита метана, углекислого газа и аммиака подтверждает гипотезу о том, что в K2-18 b может существовать водный океан под богатой водородом атмосферой. K2-18 b, масса которого в 8,6 раз превышает массу Земли, вращается вокруг холодного карлика K2-18 в обитаемой зоне и расположена на расстоянии 120 световых лет от Земли. Изображения предоставлены: НАСА, ЕКА, Канадское космическое агентство, Ральф Кроуфорд (STScI), Джозеф Олмстед (STScI), Нико Мадхусудан (IoA)

Уэбб обнаружил метан и углекислый газ в атмосфере K2-18b

Новое исследование, проведенное космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА на экзопланете K2-18 b, массой в 8,6 раза больше Земли, выявило наличие углеродсодержащих молекул, включая метан и углекислый газ. Открытие Уэбба дополняет недавние исследования, предполагающие, что K2-18 b может быть экзопланетой, потенциально способной иметь богатую водородом атмосферу и поверхность, покрытую водным океаном.

Первое представление о свойствах атмосферы этой планеты в обитаемой зоне было получено благодаря наблюдениям космического телескопа «Хаббл» НАСА, что побудило к дальнейшим исследованиям, которые с тех пор изменили наше понимание системы.

K2-18 b вращается вокруг холодного карлика K2-18 в обитаемой зоне и расположена на расстоянии 120 световых лет от Земли в созвездии Льва. Экзопланеты, такие как K2-18 b, размеры которых варьируются от Земли до… НептунОно не похоже ни на что в нашей Солнечной системе. Отсутствие эквивалентных близлежащих планет означает, что эти «субнептуновые планеты» недостаточно изучены, а природа их атмосфер является предметом активных дискуссий среди астрономов.

Последствия для внесолнечной жизни

Предположение о том, что субнептуновая планета K2-18 b может быть экзопланетой, интригует, поскольку некоторые астрономы считают, что эти миры являются многообещающей средой для поиска доказательств жизни на экзопланетах.

«Наши результаты подчеркивают важность рассмотрения разнообразных обитаемых сред при поиске жизни в других местах», — объяснил Нико Мадхусудан, астроном из Кембриджского университета и ведущий автор статьи, объявляющей о результатах. «Традиционно поиски жизни на экзопланетах сосредотачивались в первую очередь на небольших скалистых планетах, но более крупные гессенские миры больше подходят для атмосферных наблюдений».

Обилие метана и углекислого газа, а также отсутствие аммиака подтверждают гипотезу о том, что под богатой водородом атмосферой в K2-18 b может существовать водный океан. Эти первоначальные наблюдения Уэбба также привели к потенциальному открытию молекулы под названием диметилсульфид (ДМС). На Земле это производит только жизнь. Основная часть DMS в атмосфере Земли выбрасывается фитопланктоном морской среды.

Вывод DMS менее надежен и требует дальнейшей проверки.

«Предстоящие наблюдения Уэбба должны быть в состоянии подтвердить, действительно ли DMS присутствует в атмосфере K2-18 b на значительных уровнях», — пояснил Мадхусудан.

Характеристика атмосфер экзопланет

Хотя K2-18 b расположен в обитаемой зоне и, как теперь известно, содержит углеродсодержащие молекулы, это не обязательно означает, что на планете может поддерживаться жизнь. Большой размер планеты — ее радиус в 2,6 раза больше земного — означает, что внутренняя часть планеты, вероятно, содержит большую мантию из льда высокого давления, как у Нептуна, но с более тонкой, богатой водородом атмосферой и океанической поверхностью. Ожидается, что гессенские миры будут содержать океаны воды. Однако также возможно, что океан слишком горячий, чтобы быть пригодным для жизни или жидким.

«Хотя этого типа планет не существует в нашей солнечной системе, субнептуновые планеты являются наиболее распространенным типом планет, известных на данный момент в галактике», — объяснил член команды Субхаджит Саркар из Кардиффского университета. «На сегодняшний день мы получили наиболее подробный спектр обитаемой подзоны Нептуна, и это позволило нам идентифицировать молекулы в его атмосфере».

Характеристика атмосфер экзопланет, таких как K2-18 b, что означает определение их газов и физических условий, является очень активной областью астрономии. Однако эти планеты буквально затмеваются сиянием своих более крупных звезд, что делает исследование экзопланетных атмосфер особенно трудным.

Команда избежала этой проблемы, проанализировав свет родительской звезды K2-18 b, когда он проходил через атмосферу экзопланеты. K2-18 b — транзитная экзопланета, а это означает, что мы можем обнаружить падение яркости, когда она проходит через поверхность своей родительской звезды. Именно так экзопланета была впервые обнаружена в 2015 году миссией НАСА К2. Это означает, что во время транзита небольшая часть звездного света пройдет через атмосферу экзопланеты, прежде чем достигнет таких телескопов, как Уэбб. Прохождение звездного света через атмосферу экзопланеты оставляет следы, которые астрономы могут собрать воедино, чтобы идентифицировать газы в атмосфере экзопланеты.

Возможности Джеймса Уэбба и будущие исследования

«Этот результат стал возможен только благодаря расширенному диапазону длин волн и беспрецедентной чувствительности Уэбба, который позволил надежно обнаружить спектральные особенности всего за два прохождения», — сказал Мадхусудан. «Для сравнения, одно транзитное наблюдение с использованием Уэбба обеспечило разрешение, сравнимое с восемью наблюдениями Хаббла, сделанными за несколько лет и в относительно узком диапазоне длин волн».

«Эти результаты являются результатом всего двух наблюдений K2-18 b, и их будет еще больше», — объяснил член команды Саввас Константину из Кембриджского университета. «Это означает, что наша работа — это лишь ранняя демонстрация того, что Уэбб мог бы наблюдать на экзопланетах в обитаемой зоне».

Выводы группы были приняты к публикации в The Письма в астрофизическом журнале.

Теперь команда намерена провести последующие исследования с использованием спектрометра MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) телескопа, который, как они надеются, в дальнейшем подтвердит их выводы и предоставит новое понимание условий окружающей среды на K2-18 b.

«Наша конечная цель — выявить жизнь на обитаемой экзопланете, которая изменит наше понимание нашего места во Вселенной», — заключил Мадхусудан. «Наши результаты являются многообещающим шагом на пути к более глубокому пониманию гессенских миров в этом начинании».

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА — ведущая в мире обсерватория космической науки. Он разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает за пределы далеких миров вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. WEB — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА).Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.