Астрономи вперше виявили атмосферу на скелястій планеті, що перебуває в зоні життя своєї зірки. Відкриття стосується екзопланети LHS 1140 b, яка розташована за 48 світлових років від Землі та обертається навколо тьмяного червоного карлика. Дослідження, опубліковане в журналі Science, підтверджує наявність атмосфери, багатої на гелій, що є ключовим кроком у пошуку світів, здатних підтримувати життя.
«Атмосфера є необхідною умовою для існування життя в тому вигляді, яким ми його знаємо, — зазначив Коллін Черубім, головний автор дослідження, який завершив роботу під час захисту докторської дисертації в Гарвардському університеті. — Це перший випадок, коли комусь вдалося знайти атмосферу на скелястій планеті в зоні життя іншої зірки».
Як астрономи передбачили та підтвердили атмосферу
Усе почалося з математичної моделі. Черубім разом із співавторами заздалегідь розрахував, що LHS 1140 b має нести гелієву верхню атмосферу, яка повільно витікає в космос. Його науковий керівник Девід Шарбонно, голова астрономічного відділення Гарварду, спочатку скептично поставився до ідеї: ніхто раніше не підтверджував подібний сигнал на скелястому світі.
«Коллін проаналізував відомі нам планети та передбачив, що саме ця матиме гелієву атмосферу, — розповів Шарбонно. — Потім він організував спостереження, отримав дані, і результат виявився статистично бездоганним».
Щоб перевірити прогноз, науковці використали спектрограф WINERED на телескопі Magellan Clay в Чилі. Спостереження проводили у 2024 році. Дослідникам пощастило: того самого вечора LHS 1140 b та її менша сусідня планета проходили перед своєю зіркою. Лише LHS 1140 b показала сліди гелію, що витікає в космос. Друга планета не демонструвала жодного подібного сигналу.
«Ми отримали чіткий доказ наявності атмосфери на екзопланеті в зоні життя, — сказав співавтор дослідження Шреяс Віссапрагада. — Це було неймовірно хвилююче — спостерігати транзитні спектри й поступово усвідомлювати значення побаченого».
Характеристики планети та її атмосфери
LHS 1140 b — це суперземля: її маса приблизно в 5,6 раза більша за земну, а радіус — у 1,7 раза. Вона обертається навколо невеликого холодного червоного карлика кожні 24,7 дня й отримує приблизно 42% тієї кількості зоряної радіації, яку отримує Земля від Сонця. Зона життя навколо такої тьмяної зірки розташована набагато ближче, ніж у нашій системі, тому рік на LHS 1140 b триває лише кілька тижнів.
Замість того щоб шукати воду чи вуглекислий газ — сигнали яких надзвичайно важко виявити в нижніх шарах атмосфери планет у зоні життя, — команда зосередилася на гелії, який витікає з верхніх шарів. Спостереження підтвердили, що атмосфера планети має шарувату структуру: верхня частина багата на гелій і бідна на водень, тоді як такі молекули, як вода, можуть залишатися ближче до поверхні. За оцінками модель, атмосфера існує вже понад 3 мільярди років.
Чому сигнал гелію зник через рік
Коли дослідники спробували повторити спостереження у 2025 році, вони не виявили витікання гелію. Це свідчить, що процес втрати атмосфери не є постійним, а змінюється з часом. Команда дійшла висновку, що зоряне рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання нагрівало верхню атмосферу планети в 2024 році, спричиняючи витікання гелію. Чому сигнал був відсутній наступного року — залишається відкритим питанням.
«Це рідкісна нагода — спостерігати, як атмосфера позасонячної планети змінюється протягом такого короткого, людського проміжку часу», — додав Віссапрагада.
Значення відкриття для пошуку життя
Робін Вордсворт, ще один науковий керівник Черубіма, пояснив, як це відкриття вписується в історію вивчення екзопланет: «Двадцять років тому ми запитували себе, чи існують взагалі інші кам’янисті планети. Потім ми дізналися, що вони поширені, і знайшли кілька в зоні життя. Наступним питанням було — чи змогла хоча б одна з них зберегти атмосферу. Тепер ми знаємо, що принаймні одна змогла».
Попри те що наявність атмосфери є ключовою умовою для потенційної підтримки життя, астрономи поки не знають, чи є на LHS 1140 b океани або умови, придатні для існування живих організмів. Однак довготривала атмосфера робить цю планету цінною ціллю для подальших спостережень.
«Це була перевірка моделі, і, сподіваюся, це лише перше з багатьох майбутніх спостережень», — підсумував Черубім.
Найцікавіше за тиждень
Один лист на тиждень. Без спаму.
Нові статті, добірки та корисні матеріали DAY TODAY — в одному короткому листі.
