Niepewność nas zabija. Następna planeta w systemie TRAPPIST zostaje potraktowana przez JWST

Układ TRAPPIST-1 to najbardziej ekscytująca grupa egzoplanet, jaką kiedykolwiek odkryli astronomowie. Układ zawiera siedem skalistych planet krążących wokół bardzo chłodnego czerwonego karła, znajdującego się około 40 lat świetlnych od Ziemi. Wiele planet znajduje się w ekosferze gwiazdy.

Dzięki zdolności Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do wykrywania i badania atmosfer odległych planet krążących wokół innych gwiazd, dane dotyczące planet TRAPPIST były bardzo oczekiwane. Teraz astronomowie ujawnili szczegółowe informacje o drugiej planecie, TRAPPIST-1c, która ma być światem podobnym do Wenus. W przeciwieństwie do Wenus, JWST nie wykrył żadnych śladów gęstej atmosfery dwutlenku węgla.

„Byłem trochę smutny, że nie widzieliśmy gęstej atmosfery dwutlenku węgla, ale jestem zdumiony, że JWST w ogóle może wykrywać takie sygnały”. Dr Laura Kreidberg na Twitterze. Jest dyrektorką APEx (Exoplanet Atmospheric Physics) w Instytucie Astronomii Maxa Plancka w Niemczech oraz współautorką Nowy artykuł opublikowany dzisiaj w czasopiśmie Nature. „Naprawdę wkraczamy w erę charakteryzowania skalistych egzoplanet!… Ta planeta ma takie same rozmiary i promieniowanie jak Wenus, ale jej atmosfera *nie* przypomina Wenus. Może to być rzadka atmosfera bez dużej ilości CO2 lub może być naga skała Jak T1b [TRAPPIST 1 b]. „

W marcu 2023 roku astronomowie udostępnili dane JWST dotyczące TRAPPIST-1 b, najbardziej wewnętrznej planety. Jego odległość orbitalna wynosi około jednej setnej odległości orbitalnej Ziemi, a zatem nie znajduje się w ekosferze systemu. JWST w ogóle nie wykrył atmosfery, co było nieoczekiwane ze względu na piekielne warunki przebywania tak blisko gwiazdy.

Wszystkie planety w układzie TRAPPIST-1 były wcześniej obserwowane za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble’a i Spitzera i jak dotąd nie wykryto żadnych cech atmosferycznych. Jednak astronomowie nie mogli wykluczyć takiej możliwości. Dzięki możliwościom podczerwieni JWST ma zdolność wykrywania „ciężkich” cząsteczek, takich jak dwutlenek węgla, tlen i metan, a tym samym ma możliwość określenia, czy planety TRAPPIST-1 mają atmosfery, a jeśli tak, to jakie są wykonane z. .

Obiegając swoją gwiazdę w odległości 0,016 AU (około 2,4 miliona kilometrów, 1,5 miliona mil), TRAPPIST-1 c pokonuje jedną orbitę w zaledwie 2,42 ziemskiego dnia. TRAPPIST-1 c jest nieco większy od ziemskiego, ale ma mniej więcej taką samą gęstość, co wskazuje, że musi mieć skalisty skład. Pomiar JWST 15-mikronowego światła średniej podczerwieni emitowanego przez TRAPPIST-1 c wskazuje, że planeta ma albo odsłoniętą skalistą powierzchnię, albo bardzo cienką atmosferę dwutlenku węgla.

„Chcemy wiedzieć, czy skaliste planety mają atmosferę” – powiedział Sebastien Zeba, absolwent Maxa Plancka i pierwszy autor nowego artykułu. W komunikacie prasowym NASA. W przeszłości mogliśmy badać tylko planety z gęstą, bogatą w wodór atmosferą. Dzięki Webbowi możemy wreszcie zacząć szukać atmosfer zdominowanych przez tlen, azot i dwutlenek węgla”.

Zięba i jego zespół wykorzystali MIRI (instrument JWST średniej podczerwieni) do obserwacji układu TRAPPIST-1 przy czterech różnych okazjach (27 i 30 października oraz 6 i 30 listopada 2022 r.), gdy Planeta 1c przesuwała się za gwiazdę, zjawisko znane jako zaćmienie wtórne. . Porównując jasność, gdy planeta znajduje się za gwiazdą (tylko światło gwiazd) z jasnością, gdy planeta znajduje się obok gwiazdy (łącznie światło gwiazdy i planety), zespół był w stanie obliczyć ilość światła w średniej podczerwieni przy 15-mikronowe fale emitowane przez planetę.

NASA powiedziała Ilość światła w średniej podczerwieni emitowanego przez planetę jest bezpośrednio związana z jej temperaturą, na którą z kolei wpływa atmosfera. Dwutlenek węgla preferencyjnie pochłania światło o długości 15 mikronów, co powoduje, że planeta wydaje się ciemniejsza przy tej długości fali. Jednak chmury mogą odbijać światło, sprawiając, że planeta wydaje się jaśniejsza i maskując obecność dwutlenku węgla.

Ponadto wewnętrzna atmosfera o dowolnym składzie redystrybuowałaby ciepło ze strony dziennej na nocną, powodując, że temperatura po stronie dziennej byłaby niższa niż bez atmosfery. Ponieważ TRAPPIST-1 c krąży tak blisko swojej gwiazdy — około 1/50 odległości między Wenus a Słońcem — uważa się, że jest zablokowana pływowo, z jednej strony w wiecznym świetle dziennym, a z drugiej w nieskończonej ciemności.

„Nasze wyniki są zgodne z tym, że planeta jest nagą skałą bez atmosfery lub ma bardzo cienką atmosferę dwutlenku węgla (cieńszą niż atmosfera na Ziemi, a nawet Marsie) bez chmur” – powiedział Ziba. „Gdyby planeta miała gęstą atmosferę z dwutlenku węgla, obserwowalibyśmy naprawdę płytkie zaćmienia wtórne lub w ogóle ich nie było. Dzieje się tak, ponieważ dwutlenek węgla pochłonąłby wszystkie 15 mikronów światła, więc nie wykrylibyśmy żadnego światła pochodzącego z planeta”.

w ich gazecie, Zespół powiedział, że „brak ciężkiego, CO₂– Bogata atmosfera na TRAPPIST-1? c wskazuje na słabą, stosunkowo niestabilną historię formowania się… Jeśli wszystkie planety w układzie powstały w ten sam sposób, oznacza to ograniczony zasób substancji lotnych dla potencjalnie nadających się do zamieszkania planet w układzie. ”

— napisał Kreidberg na Twitterze Ilość wody podczas formowania się TRAPPIST-1 c byłaby mniejsza niż 10 ziemskich oceanów. „Może to wskazywać na wzór formowania się planet, który nie jest strasznie bogaty w wodę (chociaż nie gwarantuje, że c będzie podobny do egzoplanet)” – powiedziała.

NASA poinformowała, że ​​jeszcze w tym roku naukowcy przeprowadzą kolejną sondę, aby obserwować pełne orbity silników TRAPPIST-1 b i TRAPPIST-1 c. Pozwoliłoby to zobaczyć, jak temperatury zmieniają się od dziennej do nocnej strony dwóch planet i zapewniłoby więcej ograniczeń dotyczących tego, czy mają one atmosferę. Ponadto obserwowane będą również inne planety TRAPPIST-1. Bądź więc na bieżąco z nadchodzącą ekscytującą publikacją danych.