У экзопланеты в обитаемой зоне впервые нашли водяной пар в атмосфере

Астрономы, проанализировав данные космического телескопа «Хаббл», впервые обнаружили в атмосфере экзопланеты следы водяного пара. Это открытие примечательно тем, что сама экзопланета K2-18b находится в обитаемой зоне своей звезды и может иметь каменистую поверхность. Однако звезда-хозяин характеризуется сильной звездной активностью, из-за чего шансы на обитаемость K2-18b сильно снижаются. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Наблюдательные кампании последнего десятилетия, проводимые как при помощи наземных, так и космических телескопов, показывают, что молекулы воды являются наиболее распространенным типом молекул после водорода в атмосфере горячих газообразных экзопланет. При этом для землеподобных планет вода может быть  индикатором пригодных для жизни условий и играет важную роль в эволюции самих планет. Подобные экзопланеты достаточно трудно открывать и изучать из-за небольших размеров и эффективных температур. Однако среди них можно выделить суперземли, обладающие массой в диапазоне между Землей и Нептуном, которые пригодны для спектроскопических исследований.

Группа астрономов во главе с Ангелосом Циарасом (Angelos Tsiaras) сообщила о результатах анализа данных спектроскопических наблюдений за экзопланетой K2-18b при помощи космического телескопа «Хаббл» в 2016 и 2017 годах. Планета была открыта в 2015 году, она находится в системе красного карлика, расположенного в 111 световых годах от Солнца в созвездии Льва, и совершает один оборот вокруг звезды за 33 дня. При этом K2-18b находится в обитаемой зоне, что означает, что на ее поверхности может существовать жидкая вода. В 2017 году другая группа астрономов выяснила, что масса экзопланеты составляет 8 масс Земли, а сама она может быть либо каменистой суперземлей, либо планетой-океаном, покрытой толстой ледяной корой. Эффективная температура экзопланеты лежит в диапазоне от 200 до 320 кельвин.

Анализ собранных «Хабблом» данных и их сравнение с различными моделями атмосфер позволил сделать вывод об обнаружении с высокой статистической значимостью в атмосфере K2-18b молекул водяного пара, а также некоторого количества водорода и гелия. Астрономы не исключают, что в атмосфере могут также находиться метан, азот и аммиак, однако обнаружить их пока не удалось, как и определить наличие в газовой оболочке экзопланеты облаков. Тем не менее, говорить о пригодности к обитаемости K2-18b затруднительно, так как звезда-хозяин характеризуется сильной звездной активностью, из-за чего экзопланета, находящаяся относительно близко к ней, подвергается воздействию мощных потоков излучения.

Астрономы отмечают, что это первая из подобных экзопланет, в атмосфере которой обнаружены следы воды, что делает ее одной из главных целей для будущего инфракрасного космического телескопа «Джеймс Уэбб», который будет детально исследовать состав ее атмосферы, и будущей космической обсерватории ARIEL, которая должна отправиться в космос  в 2028 году.

«Примечательность этой работы состоит в том, что это одна из немногих экзопланет, которые подходят под класс суперземель и находятся в так называемой зоне обитаемости, то есть потенциально пригодны для возникновения и поддержания жизни. Но главная уникальность в том, что это первая из подобных планет, в атмосфере которой обнаружены следы воды. И уникальность нашей работы в том, что вступаем в новую эру исследования атмосфер землеподобных планет. Подобные исследования интересны тем, что такие объекты представляют собой уникальные лаборатории по изучению процессов, о которых ученые не могли и представить, что требует от теоретиков разработки новых моделей для их описания», — говорит один из авторов научной статьи Сергей Юрченко.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы разбирались со свойствами двух недавно открытых экзопланет у близкой к Солнцу звезды Тигардена и выяснили, что те могут называться землеподобными и иметь атмосферу.

Александр Войтюк