Ученые открыли горячую планету возле красного карлика Gliese 486

За последние два с половиной десятилетия астрономы обнаружили тысячи экзопланет, состоящих из газа, льда и камня. Лишь немногие из них похожи на Землю. Однако исследовать их атмосферу с помощью имеющихся в настоящее время приборов в лучшем случае сложно. Теперь астрономы консорциума CARMENES опубликовали новое исследование под руководством Трифона Трифонова из Института астрономии Макса Планка, в котором сообщается об открытии горячей скалистой суперземли, вращающейся вокруг близлежащего красного карлика Gliese 486. Несмотря на небольшое расстояние от родительской звезды, планета, обозначенная как Gliese 486b, возможно, сохранила часть своей первоначальной атмосферы. Таким образом, Gliese 486b идеально подходит для изучения ее атмосферы и внутреннего пространства с помощью космических и наземных телескопов следующего поколения. Результаты сегодня опубликованы в журнале Science.

С появлением эффективных объектов для охоты за экзопланетами количество вновь открытых миров за пределами Солнечной системы быстро выросло до тысяч. Комбинируя различные методы наблюдений, астрономы определили массы, размеры и даже объемную плотность планет, что позволило им оценить их внутренний состав. Следующая цель – полностью охарактеризовать эти экзопланеты, похожие на Землю, путем изучения их атмосферы, что гораздо сложнее. Особенно для каменистых планет, таких как Земля, любая такая атмосфера состоит из тонкого слоя, если он вообще существует. В результате многие современные атмосферные модели каменистых планет остаются непроверенными.

Атмосферы планет должны отвечать определенным требованиям для наблюдения за ними с помощью обсерваторий следующего поколения. На расстоянии всего 26 световых лет ученые консорциума CARMENES обнаружили планету, вращающуюся вокруг красного карлика Gliese 486, которая идеально удовлетворяет этим требованиям для каменистых планет. Недавно открытая планета, обозначенная как Gliese 486b, является супер-землей с массой в 2,8 раза больше нашей родной планеты. Она также на 30% больше Земли. Для получения результатов ученые использовали как транзитную фотометрию, так и спектроскопию лучевых скоростей.

«Близость этой экзопланеты впечатляет, потому что ее можно будет изучить более подробно с помощью мощных телескопов, таких как будущий космический телескоп Джеймса Уэбба и будущие сверхбольшие телескопы», – объясняет Трифон Трифонов.

Если рассчитать среднюю плотность планеты по измерениям массы и радиуса, то можно увидеть, что ее состав похож на Венеру и Землю, включая металлическое ядро. Любой, кто стоит на Gliese 486b, почувствует гравитационное притяжение, которое на 70% сильнее, чем то, что мы испытываем в нашем мире.

Диаграмма дает оценку внутреннего состава выбранных экзопланет на основе их массы и радиуса в земных единицах. Красный маркер представляет Gliese 486b, а оранжевые символы изображают планеты вокруг холодных звезд, таких как Gliese 486. Серые точки показывают планеты, на которых расположены более горячие звезды. Цветные кривые показывают теоретические соотношения масса-радиус для чистой воды при температуре 700 Кельвинов (синий), минерального энстатита (оранжевый), Земли (зеленый) и чистого железа (красный). Для сравнения на диаграмме также выделены Венера и Земля. 
© Изображение: Трифонов и др. / Графический отдел MPIA

Gliese 486b обращается вокруг своей звезды-хозяина по круговой траектории за 1,5 дня на расстоянии 2,5 миллиона километров. Один оборот занимает одинаковое количество времени, поэтому одна сторона всегда обращена к звезде. Хотя звезда Gliese 486 намного слабее и холоднее Солнца, ее излучение настолько интенсивно, что поверхность планеты нагревается как минимум до 700 Кельвинов (примерно 430 ° C). В этом смысле поверхность Gliese 486b, вероятно, больше похожа на Венеру, чем на Землю, с жарким и сухим ландшафтом, перемежаемым светящимися реками лавы. Однако, в отличие от Венеры, Gliese 486b, возможно, имеет лишь разреженную атмосферу, если таковая имеется. Модельные расчеты могут согласовываться с обоими сценариями, потому что звездное облучение имеет тенденцию к испарению атмосферы. В то же время гравитация планеты помогает удерживать ее.

«Открытие Gliese 486b было удачей. На сто градусов горячее, и вся поверхность планеты превратилась бы в лаву. Ее атмосфера будет состоять из испаренных камней, – заключает Хосе А. Кабальеро из Centro de Astrobiología (CSIC-INTA, Испания) и соавтор статьи. – С другой стороны, если бы Gliese 486b была на сто градусов холоднее, она был бы непригодной для последующих наблюдений».

В будущих измерениях, которые имеет в виду команда CARMENES, используется ориентация орбиты, которая, с нашей точки зрения, заставляет Gliese 486b пересекать поверхность родительской звезды. Когда это происходит, крошечная часть звездного света проходит через тонкий слой атмосферы, прежде чем достигнет Земли. Различные соединения поглощают свет на определенных длинах волн, оставляя свой след в сигнале. Используя спектрографы, астрономы разделяют свет по длинам волн и ищут особенности поглощения, чтобы определить состав и динамику атмосферы. Этот метод также известен как транзитная спектроскопия.

График показывает орбиту транзитной скалистой экзопланеты, подобной Gliese 486b, вокруг своей звезды-хозяина. Во время транзита планета закрывает звездный диск. Одновременно крошечная часть звездного света проходит через атмосферный слой планеты. Пока Gliese 486b продолжает движение по орбите, части освещенного полушария становятся видимыми, как фазы Луны, пока планета не исчезнет за звездой.

График показывает орбиту транзитной скалистой экзопланеты, подобной Gliese 486b, вокруг своей звезды-хозяина. Во время транзита планета закрывает звездный диск. Одновременно крошечная часть звездного света проходит через атмосферный слой планеты. Пока Gliese 486b продолжает движение по орбите, части освещенного полушария становятся видимыми, как фазы Луны, пока планета не исчезнет за звездой.

Второе спектроскопическое измерение, называемое эмиссионной спектроскопией, планируется, когда части освещенного полушария становятся видимыми как фазы Луны во время орбиты Gliese 486b, пока она не исчезнет за звездой. Спектр содержит информацию о яркой горячей поверхности планеты.

«С нетерпением ждем появления новых телескопов, – признает Трифонов. – Результаты помогут нам понять, насколько хорошо каменистые планеты могут удерживать свои атмосферы, из чего они сделаны и как они влияют на распределение энергии на планетах».

Читайте обзоры:

-->