Для обнаружения атмосферы вокруг экзопланет, ученые ищут незначительные изменения в спектре длин волн звезды в тот момент, когда планета проходит на ее фоне. Некоторые длины волн поглощаются или излучаются элементами атмосферы, что проявляется в виде более темных или более ярких линий в спектре и их можно использовать для выяснения химического состава атмосферы.
Если экзопланета расположена далеко от нас, то эти сигналы будут очень слабыми. Сила сигнала зависит и от яркости самой звезды — чем она ярче, тем сильнее спектр. И еще один важный фактор — частота обращения экзопланеты вокруг материнской звезды: если орбита короткая, можно наблюдать множество транзитов за короткое время, а затем складывать их для усиления сигнала.
Участники международного проекта CARMENES по поиску маломассивных планет у красных карликов, в котором участвуют одиннадцать исследовательских институтов из шести стран, сообщили, что они нашли идеального кандидата для подобного исследования — планету Gliese 486b (Глизе 486b) в созвездии Девы.
Для своего анализа авторы использовали данные обзора всего неба НАСА под названием Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и телескопов в Испании, США, Чили и на Гавайях.
Gliese 486b относится к классу суперземель, то есть это каменистая планета, которая по размерам больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран. Она вращается вокруг звезды красного карлика — одного из наших ближайших галактических соседей, расположенного на расстоянии 26 световых лет от нас.
«Это та планета, о которой мы мечтали десятилетиями», — приводятся в пресс-релизе Университета Нового Южного Уэльса слова одного из авторов исследования доктора Бена Монтета (Ben Montet).
Красные карлики — самый распространенный звездный тип, составляющий около 70 процентов всех звезд во Вселенной. У них гораздо больше шансов иметь каменистые планеты, чем у звезд, подобных Солнцу.
«Основываясь на этих цифрах, лучший шанс найти жизнь во Вселенной может быть у красных карликов, но здесь есть одна загвоздка, — говорит доктор Монтет. — Красные карлики обладают большой звездной активностью. Вспышки и выбросы корональной массы угрожают разрушить атмосферу планет».
По оценкам ученых, масса Gliese 486b примерно на 30 процентов больше Земли, а температура на ней составляет около 430 градусов Цельсия. Возможно, предполагают авторы исследования, по поверхности планеты текут потоки раскаленной лавы, и вряд ли там может существовать жизнь в том виде, в каком мы привыкли ее понимать. Но в случае, если у Gliese 486b будет обнаружена атмосфера, это даст представление о ранних этапах эволюции каменистых планет в целом и Земли в частности, считают исследователи.
«Измерение атмосферы Gliese 486b будет иметь большое значение для решения, стоит ли нам искать признаки жизни вокруг красных карликов, — продолжает ученый. — Это открытие может изменить наше понимание планетных атмосфер. Мы давно знали, что вокруг ближайших звезд должны существовать скалистые суперземли с атмосферой, но до недавнего времени у нас не было технологий для их поиска».
Уникальность Gliese 486b заключается в том, что: во-первых, это транзитная планета, и когда она проходит перед своей звездой, часть звездного света пронизывает ее атмосферный слой и его можно изучать методом спектроскопии пропускания; а во-вторых, она расположена близко к звезде, и тепло звезды «раздувает» атмосферу, помогая астрономам проводить атмосферные измерения методом эмиссионной спектроскопии.
В обоих случаях ученые используют спектрограф — инструмент, который разделяет свет в соответствии с его длинами волн для расшифровки химического состава атмосферы.