Содержание
экзопланет: поиск пригодных для жизни планет, возможно, только что сузился
Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, получая новости об удивительных открытиях, научных достижениях и многом другом .
Си-Эн-Эн
—
Охота за планетами, на которых могла бы существовать жизнь , возможно, резко сократилась.
Тем не менее, он также использует свое стабильное и точное качество изображения для освещения нашей собственной Солнечной системы, и на данный момент он сделал снимки Марса, Юпитера и Нептуна.
Без богатой углеродом атмосферы маловероятно, что планета была бы гостеприимной для живых существ. В конце концов, молекулы углерода считаются строительными блоками жизни. И результаты не предвещают ничего хорошего для других типов планет, вращающихся вокруг карликов M, сказала соавтор исследования Мишель Хилл, планетолог и докторант Калифорнийского университета в Риверсайде.
«Давление излучения звезды огромно, его достаточно, чтобы сдуть атмосферу планеты», — сказал Хилл в сообщении на сайте университета.
Известно, что карликовые звезды категории М нестабильны, излучают солнечные вспышки и излучают радиацию на близлежащие небесные тела.
На этом снимке художника изображена сверхгорячая экзопланета, планета за пределами нашей Солнечной системы, которая вот-вот пройдет перед своей звездой-хозяином. Когда свет звезды проходит через атмосферу планеты, он фильтруется химическими элементами и молекулами в газовом слое. С помощью чувствительных инструментов признаки этих элементов и молекул можно наблюдать с Земли. Используя прибор ESPRESSO Очень Большого Телескопа ESO, астрономы обнаружили самый тяжелый элемент в атмосфере экзопланеты, барий, в двух сверхгорячих юпитерах WASP-76 b и WASP-121 b.
М. Корнмессер/Европейская южная обсерватория
Астрономы обнаружили самый тяжелый элемент, когда-либо найденный в атмосфере экзопланеты
Но в течение многих лет надежда заключалась в том, что довольно большие планеты, вращающиеся вокруг карликов M, могут находиться в среде Златовласки, достаточно близко к своей маленькой звезде, чтобы согреться, и достаточно большие, чтобы цепляться за ее атмосферу.
Согласно новому исследованию, опубликованному в The Astrophysical Journal Letters, ближайший карлик M может быть слишком интенсивным, чтобы сохранить атмосферу нетронутой.
Аналогичное явление происходит и в нашей Солнечной системе: атмосфера Земли также портится из-за выбросов ближайшей звезды, Солнца. Разница в том, что на Земле достаточно вулканической активности и другой газоизлучающей активности, чтобы заменить атмосферные потери и сделать их едва заметными, согласно исследованию.
Тем не менее, карликовая планета класса M, GJ 1252b, «может иметь в 700 раз больше углерода, чем Земля, и при этом у нее не будет атмосферы.
Сначала он будет накапливаться, но затем сужаться и разрушаться», — сказал в пресс-релизе соавтор исследования и астрофизик Калифорнийского университета в Риверсайде Стивен Кейн.
GJ 1252b вращается менее чем в миллионе миль от своей родной звезды, называемой GJ_1252. Исследование показало, что планета достигает изнуряющих дневных температур до 2242 градусов по Фаренгейту (1228 градусов по Цельсию).
Существование планеты было впервые предложено миссией NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS. Затем астрономы приказали почти 17-летнему космическому телескопу Спитцера нацелиться на этот район в январе 2020 года — менее чем за 10 дней до того, как Спитцер был деактивирован навсегда.
Расследованием наличия атмосферы у GJ 1252b руководил астроном Ян Кроссфилд из Канзасского университета, в нем участвовала группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде, Лаборатории реактивного движения НАСА, Калифорнийского технологического института, Университета Мэриленда, Научного института Карнеги, Института Макса Планка. Институт астрономии, Университет Макгилла, Университет Нью-Мексико и Монреальский университет.
На этом рисунке показан один из возможных сценариев для горячей каменистой экзопланеты под названием 55 Cancrie, которая почти в два раза шире Земли. Данные космического телескопа Спитцер НАСА показали, что на планете наблюдаются резкие перепады температуры.
НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт
cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_0D63C3C6-3D52-9345-7DF8-0F785CF8BAA7@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>Они изучали данные, полученные со «Спитцера», в поисках сигнатур выбросов или признаков того, что планета может быть окружена газовым пузырем. Телескоп зафиксировал планету, когда она проходила позади своей родной звезды, что позволило исследователям «смотреть на свет звезды, когда он проходит через атмосферу планеты», давая «спектральную характеристику атмосферы» — или ее отсутствие, сказал Хилл.
Хилл добавила, что не была шокирована отсутствием признаков атмосферы, но была разочарована. Она ищет луны и планеты в «обитаемых зонах», и результаты сделали взгляд на миры, вращающиеся вокруг вездесущих карликовых звезд М, немного менее интересными.
Исследователи надеются получить еще больше ясности об этих типах планет с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, самого мощного космического телескопа на сегодняшний день.
Уэбб скоро нацелится на систему TRAPPIST-1, «которая также является карликовой звездой класса M с кучей скалистых планет вокруг нее», — отметил Хилл.
«Есть большая надежда, что он сможет сказать нам, есть ли вокруг этих планет атмосфера или нет», — добавила она.
«Я предполагаю, что энтузиасты карликов М, вероятно, сейчас затаили дыхание, чтобы посмотреть, сможем ли мы сказать, есть ли атмосфера вокруг этих планет».
Однако есть еще много интересных мест для охоты за обитаемыми мирами. Согласно сообщению Калифорнийского университета в Риверсайде, помимо изучения планет, находящихся дальше от карликов класса М, которые с большей вероятностью сохранят атмосферу, относительно близко к Земле все еще существует около 1000 солнцеподобных звезд, у которых могут быть собственные планеты, вращающиеся в обитаемых зонах. .
Новый класс обитаемых экзопланет «большой шаг вперед» в поисках жизни
Астрономы определили новый класс экзопланет, сильно отличающихся от наших, но способных поддерживать жизнь, что может значительно ускорить поиск жизни за пределами нашей Солнечной системы.
Гикейские планеты открывают совершенно новый путь в поисках жизни в других местах
Nikku Madhusudhan
В поисках жизни где-либо еще астрономы в основном искали планеты такого же размера, массы, температуры и состава атмосферы, что и Земля. Однако астрономы из Кембриджского университета считают, что есть и более многообещающие возможности.
Исследователи определили новый класс пригодных для жизни планет, получивших название «гикейских» планет — покрытых океаном планет с богатой водородом атмосферой — которые более многочисленны и доступны для наблюдения, чем планеты, подобные Земле.
Исследователи говорят, что результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal , могут означать, что обнаружение биосигнатур жизни за пределами нашей Солнечной системы в ближайшие несколько лет является реальной возможностью.
«Планеты Hycean открывают совершенно новый путь в наших поисках жизни в другом месте», — сказал доктор Никку Мадхусудхан из Кембриджского института астрономии, который руководил исследованием.
Многие из первых кандидатов в Гикеи, идентифицированные исследователями, крупнее и горячее Земли, но все же обладают характеристиками для размещения больших океанов, которые могут поддерживать микробную жизнь, подобную той, что встречается в некоторых из самых экстремальных водных сред Земли.
Эти планеты также допускают гораздо более широкую обитаемую зону, или «зону Златовласки», по сравнению с планетами земного типа. Это означает, что они все еще могут поддерживать жизнь, даже если они находятся за пределами диапазона, в котором планета, подобная Земле, должна была бы быть пригодной для жизни.
Тысячи планет за пределами нашей Солнечной системы были обнаружены с тех пор, как почти 30 лет назад была идентифицирована первая экзопланета. Подавляющее большинство — это планеты размером между Землей и Нептуном, и их часто называют «суперземлями» или «мини-Нептунами»: они могут быть преимущественно скалистыми или ледяными гигантами с богатой водородом атмосферой или чем-то средним.
Большинство мини-Нептунов более чем в 1,6 раза больше Земли: они меньше Нептуна, но слишком велики, чтобы иметь каменистые внутренности, подобные Земле. Более ранние исследования таких планет показали, что давление и температура под их богатой водородом атмосферой слишком высоки для поддержания жизни.
Однако недавнее исследование мини-Нептуна K2-18b, проведенное командой Мадхусудхана, показало, что при определенных условиях эти планеты могут поддерживать жизнь. В результате было проведено подробное исследование всего спектра планетарных и звездных свойств, для которых возможны эти условия, какие известные экзопланеты могут удовлетворять этим условиям и могут ли наблюдаться их биосигнатуры.
Исследование привело ученых к выявлению нового класса планет, гикейских планет, с массивными океанами всей планеты под богатой водородом атмосферой. Гикейские планеты могут быть в 2,6 раза больше Земли и иметь температуру атмосферы почти до 200 градусов по Цельсию, в зависимости от их звезд-хозяев, но их океанические условия могут быть аналогичны тем, которые благоприятны для микробной жизни в океанах Земли.
К таким планетам относятся также замкнутые приливом «темные» гикейские миры, пригодные для жизни только на их постоянной ночной стороне, и «холодные» гикейские миры, получающие мало излучения от своих звезд.
Планеты такого размера преобладают среди известных экзопланет, хотя они и близко не изучены так подробно, как суперземли. Гикейские миры, вероятно, довольно распространены, а это означает, что самые многообещающие места для поиска жизни в других частях Галактики могли быть скрыты у всех на виду.
Однако одного размера недостаточно, чтобы подтвердить, является ли планета гикейской: для подтверждения требуются другие аспекты, такие как масса, температура и свойства атмосферы.
Пытаясь определить, каковы условия на планете, находящейся за много световых лет от нас, астрономам сначала нужно определить, находится ли планета в обитаемой зоне своей звезды, а затем искать молекулярные признаки, чтобы сделать вывод об атмосферной и внутренней структуре планеты. , которые определяют состояние поверхности, наличие океанов и потенциал для жизни.
Астрономы также ищут определенные биосигнатуры, которые могут указывать на возможность существования жизни. Чаще всего это кислород, озон, метан и закись азота, которые все присутствуют на Земле. Существует также ряд других биомаркеров, таких как метилхлорид и диметилсульфид, которых на Земле меньше, но они могут быть многообещающими индикаторами жизни на планетах с богатой водородом атмосферой, где кислорода или озона может быть не так много.
«По сути, когда мы искали эти различные молекулярные сигнатуры, мы сосредоточились на планетах, похожих на Землю, и это разумное место для начала», — сказал Мадхусудхан. «Но мы думаем, что гикейские планеты предлагают больше шансов найти несколько следов биосигнатур».
«Удивительно, что на планетах, столь отличных от Земли, могут существовать пригодные для жизни условия, — говорит соавтор Анджали Пиетт, также из Кембриджа.
Мадхусудхан и его команда обнаружили, что ряд следовых земных биомаркеров, которые, как ожидается, будут присутствовать в атмосфере Гикейских островов, можно будет легко обнаружить с помощью спектроскопических наблюдений в ближайшем будущем.
Большие размеры, более высокие температуры и богатая водородом атмосфера гикейских планет делают их атмосферные сигнатуры гораздо более заметными, чем у земноподобных планет.
Кембриджская команда определила значительную выборку потенциальных гикейских миров, которые являются главными кандидатами для подробного изучения с помощью телескопов следующего поколения, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который должен быть запущен в конце этого года. Все эти планеты вращаются вокруг красных карликов на расстоянии от 35 до 150 световых лет: близко по астрономическим стандартам. Уже запланированные наблюдения JWST наиболее многообещающего кандидата, K2-18b, могут привести к обнаружению одной или нескольких молекул биосигнатуры.
«Обнаружение биосигнатур изменит наше понимание жизни во Вселенной», — сказал Мадхусудхан. «Мы должны открыто говорить о том, где мы ожидаем найти жизнь и какую форму она может принять, поскольку природа продолжает удивлять нас зачастую невообразимыми способами».
Ссылка:
Никку Мадхусудхан, Анджали А. А. Пьетт и Саввас Константину. «Обитаемость и биосигнатуры гикейских миров». Астрофизический журнал (2021 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/abfd9c
(Статью также можно просмотреть на arXiv.)
Текст в этой работе находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License. Изображения, в том числе наши видеоролики, защищены авторским правом © Кембриджского университета и лицензиаров/участников, как указано. Все права защищены. Мы делаем наши изображения и видеоконтент доступными несколькими способами — как здесь, на нашем основном веб-сайте в соответствии с его Условиями и положениями, а также в ряде каналов, включая социальные сети, которые разрешают вам использовать и делиться нашим контентом в соответствии с их соответствующими Условиями.
Графен отправляется на Луну
Необнаружение ключевого сигнала позволяет астрономам определить, какими были — и не были — первые галактики, подобные
Изучение «загрязненных» белых карликов показало, что звезды и планеты растут вместе
Можно ли исключить космическую инфляцию?
Опубликовано
26 августа 2021
Изображение
Гикейская планета в представлении художника
Кредит: Аманда Смит
Поисковые исследования
Поиск по ключевому слову
Подпишитесь на нашу еженедельную электронную почту с исследованиями
Наша подборка самых важных новостей и статей Кембриджа за неделю отправляется прямо на ваш почтовый ящик.