Космический телескоп James Webb (JWST) показал, что у экзопланеты GJ 3929b нет атмосферы.
Миссии по поиску экзопланет и JWST
В последние годы благодаря миссиям Kepler и TESS было обнаружено множество экзопланет земного типа. Учёные с нетерпением ждали запуска JWST. Этот мощный космический телескоп способен собирать инфракрасные спектры атмосфер экзопланет, что является ключевым фактором для понимания природы обнаруженных планет.
Результаты JWST
JWST изучил множество атмосфер экзопланет и даже обнаружил некоторые интригующие, потенциальные признаки биологической активности, хотя ничего однозначного.
Последняя цель JWST в изучении атмосфер экзопланет — GJ 3929 b. Астрономы обнаружили её в данных TESS в 2022 году. «Наш анализ подтверждает планетарную природу транзитной планеты GJ 3929 b», — написали авторы статьи 2022 года. «Её масса и радиус (около 0,43 массы Земли и около 1,15 радиуса Земли) помещают её в категорию малых планет земного типа».
Планета без атмосферы
Теперь результаты JWST опубликованы, и некогда перспективная планета оказалась безжизненной. Наблюдения, результаты и выводы опубликованы в новой статье, размещённой на сервере препринтов arXiv под названием «Программа JWST Rocky Worlds DDT показывает, что GJ 3929b, вероятно, представляет собой голую скалу». Ведущий автор — Цяо Сюэ из отдела астрономии и астрофизики Чикагского университета.
Астрономы нацелены на изучение этих планет по нескольким причинам. Красные карлики очень многочисленны и составляют около 75% звёзд в Млечном Пути, поэтому на них, вероятно, приходится большинство экзопланет. Они долгоживущие звёзды, а это значит, что у жизни было бы достаточно времени для развития на их планетах.
Новые наблюдения уточнили измерения массы и размера GJ 3929b, а также её поверхностной температуры, которая соответствует температуре голой чёрной скалы. «Эти результаты исключают атмосферы, богатые CO₂, толщиной более 100 мбар при > 3σ, предполагая, что GJ 3929b потеряла любую значительную вторичную атмосферу», — пишут исследователи.
«Наши результаты прямого моделирования подтверждают вывод о том, что у GJ 3929b нет существенной атмосферы», — пишут исследователи. «Это добавляет ценный пункт данных для оценки гипотезы космической береговой линии, которая утверждает, что наличие/отсутствие вторичной атмосферы в значительной степени контролируется совокупным рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, полученным планетой за её срок службы».
Гипотеза космической береговой линии
Гипотеза космической береговой линии основана на том, что рентгеновское и ультрафиолетовое излучение от звёзд может нагревать планетарные атмосферы. Если они нагреваются достаточно, частицы атмосферы получают достаточно энергии, чтобы покинуть атмосферу планеты. Этот процесс называется фотоиспарением или атмосферным убеганием.
Исследователи сравнили GJ 3929b с тремя версиями космической береговой линии и пришли к выводу, что планета находится на безвоздушной стороне всех трёх. «Первые два визита программы JWST Rocky Worlds DDT к GJ 3929b не выявили признаков толстой атмосферы, богатой CO₂ или H₂O, вместо этого указывая на тёмный мир с голой скалой», — пишут авторы в своём заключении. «GJ 3929b находится далеко на безвоздушной стороне многих предложенных версий космической береговой линии».
Результаты показывают, что планета потеряла любую первоначальную атмосферу, которая у неё могла быть. Она также потеряла любую атмосферу, пополняемую за счёт дегазации. «По сравнению с другими предполагаемыми голыми скалами, TRAPPIST-1b и c, GJ 1132b и GJ 486b, GJ 3929b находится дальше всех от береговой линии, что подчёркивает высокую вероятность того, что она не сможет поддерживать атмосферу CO₂», — объясняют исследователи.
Хотя всегда разочаровывает, когда выясняется, что ещё одна планета, похожая на Землю, не имеет атмосферы, эти результаты всё равно имеют научную ценность. JWST, вероятно, вернётся к этому миру и многим другим каменистым мирам в рамках программы JWST Director’s Discretionary Time.
«Вместе эти данные создадут статистическую основу для изучения удержания атмосферы, состава поверхности и эрозии, вызванной рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, на этих малых планетах, трансформируя наше понимание того, как они формируются, развиваются и либо сохраняют, либо теряют свои атмосферы в условиях интенсивного излучения», — заключают авторы.