Hubble wykrył parę wodną w atmosferze małej egzoplanety

Parny świat może być próbką planet bogatych w wodę w całej naszej galaktyce

Poszukiwanie życia w kosmosie idzie w parze z poszukiwaniem wody na planetach krążących wokół innych gwiazd. Woda jest jedną z najczęstszych cząsteczek we wszechświecie i wymaga jej całe życie na Ziemi. Woda działa jako rozpuszczalnik, rozpuszczając substancje i umożliwiając kluczowe reakcje chemiczne w komórkach zwierząt, roślin i drobnoustrojów. Jest w tym znacznie lepszy niż inne płyny.

Astronomowie są zdumieni, gdy znajdują dowody na obecność pary wodnej na egzoplanetach. Najnowszym celem jest planeta GJ 9827d, wokół której może znajdować się atmosfera bogata w wodę. Planeta ma tylko dwukrotnie większą średnicę niż Ziemia i może być przykładem potencjalnych światów bogatych w wodę w innych częściach naszej galaktyki. Ale nie planuj zakupu nieruchomości przy GJ 9827d. Planeta jest równie gorąca Wenusw temperaturze 800 stopni F. To sprawia, że ​​jest to bardzo parny świat.

To artystyczna wizja egzoplanety GJ 9827d, najmniejszej egzoplanety z parą wodną wykrytą w jej atmosferze. Planeta ta może być przykładem potencjalnych planet z atmosferami bogatymi w wodę w innych częściach naszej galaktyki. Planeta, która jest mniej więcej dwukrotnie większa od średnicy Ziemi, krąży wokół czerwonego karła GJ 9827. Po lewej stronie układu znajdują się dwie planety wewnętrzne. Gwiazdy tła narysowane są tak, jak można je zobaczyć gołym okiem, patrząc w stronę naszego Słońca. Słońce jest zbyt słabe, żeby je zobaczyć. Niebieska gwiazda w prawym górnym rogu to Regulus; Żółta gwiazda na środku u dołu to Denebola; Niebieska gwiazda w prawym dolnym rogu to kolec. Konstelacja Lwa znajduje się po lewej stronie, a konstelacja Panny po prawej. Obie konstelacje są zniekształcone w naszym ziemskim widoku z odległości 97 lat świetlnych. Zdjęcie: NASA, ESA, Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI)

Kosmiczny Teleskop Hubble'a odkrył parę wodną w atmosferze małej egzoplanety

Astronomowie korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Hubble'a zaobserwowali najmniejszą egzoplanetę, na której w atmosferze wykryto parę wodną. GJ 9827d, o średnicy mniej więcej dwukrotnie większej od Ziemi, może służyć jako przykład potencjalnych planet z atmosferami bogatymi w wodę w innych częściach naszej galaktyki.

„To będzie pierwszy raz, kiedy będziemy mogli bezpośrednio wykazać poprzez detekcję atmosfery, że planety z atmosferami bogatymi w wodę mogą w rzeczywistości istnieć wokół innych gwiazd” – powiedział członek zespołu Björn Beneke z Instytutu Badań nad Planetami Trottier na Uniwersytecie w Montrealu. . „To ważny krok w kierunku określenia rozpowszechnienia i różnorodności atmosfer na planetach skalistych”.

„Obecność wody na tak małej planecie jest odkryciem historycznym” – dodała współprzewodnicząca naukowa Laura Kreidberg z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu w Niemczech. „Jesteśmy bliżsi niż kiedykolwiek scharakteryzowania światów prawdziwie ziemskich”.

Badanie atmosfery planety

Jednak jest jeszcze za wcześnie, aby stwierdzić, czy Hubble zmierzył niewielką ilość pary wodnej za pomocą spektroskopii w puszystej, bogatej w wodór atmosferze, czy też atmosfera planety składa się głównie z wody, która pozostała po jej odparowaniu. wodór/hel w promieniowaniu gwiazdowym. .

„Nasz program obserwacyjny, prowadzony przez głównego badacza Iana Crosfielda z Uniwersytetu Kansas w Lawrence w stanie Kansas, został specjalnie zaprojektowany w celu nie tylko wykrywania cząsteczek w atmosferze planety, ale także faktycznego poszukiwania pary wodnej. Obydwa wyniki zostaną wykorzystane ekscytujące, niezależnie od tego, czy dominowała para wodna, czy była niewielka Klasyfikować „W atmosferze zdominowanej przez wodór” – powiedział główny autor artykułu, Pierre-Alexis Roy z Instytutu Badań nad Planetami Trottier na Uniwersytecie w Montrealu.

„Do tej pory nie byliśmy w stanie bezpośrednio wykryć atmosfery tak małej planety. „Powoli wchodzimy teraz w ten układ” – dodał Beinecke. „W pewnym momencie, gdy badamy małe planety, musi nastąpić przejście, podczas którego nie ma już wodoru.” „Na tych małych światach panuje atmosfera podobna do Wenus (zdominowana przez dwutlenek węgla)”.

Ponieważ planeta jest tak gorąca jak Wenus i ma temperaturę 300 stopni Fahrenheita, z pewnością byłby niegościnny i parny świat, gdyby atmosfera składała się głównie z pary wodnej.

Implikacje i przyszłe badania

Na chwilę obecną zespół ma dwie możliwości. Jeden ze scenariuszy zakłada, że ​​planeta nadal utrzymuje się w atmosferze bogatej w wodór i wypełnionej wodą, co czyni ją młodą planetą.Neptun. Alternatywnie może to być cieplejsza wersja JowiszEuropa, która pod skorupą zawiera dwa razy więcej wody niż Ziemia. „Planeta GJ 9827d może składać się w połowie z wody i w połowie ze skał. Na szczycie mniejszego skalistego ciała będzie dużo pary wodnej” – powiedział Beinecke.

Jeśli planeta posiada resztkową atmosferę bogatą w wodę, musiała uformować się daleko od swojej gwiazdy macierzystej, gdzie temperatura jest niska, a woda dostępna jest w postaci lodu w porównaniu z jej obecną lokalizacją. W tym scenariuszu planeta przeniosłaby się bliżej gwiazdy i otrzymałaby więcej promieniowania. Wodór został ogrzany i uciekł lub nadal jest w trakcie uciekania przed słabą grawitacją planety. Alternatywna teoria głosi, że planeta powstała w pobliżu gorącej gwiazdy, a jej atmosfera zawierała śladowe ilości wody.

Program Hubble'a obserwował planetę podczas 11 tranzytów – wydarzeń, podczas których planeta przecinała się przed swoją gwiazdą – które trwały trzy lata. Podczas tranzytu światło gwiazd jest filtrowane przez atmosferę planety i ma sygnaturę widmową cząsteczek wody. Jeśli na planecie znajdują się chmury, są one na tyle nisko w atmosferze, że nie zasłaniają całkowicie widoku atmosfery przez Hubble'a, a Hubble może badać parę wodną nad chmurami.

„Obserwacja wody jest bramą do odkrycia innych rzeczy” – powiedział Thomas Green, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Kalifornii. NASACentrum Badawcze Amesa w Dolinie Krzemowej w Kalifornii. „To odkrycie Hubble'a otwiera drzwi do przyszłych badań tego typu planet za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Dzięki dodatkowym obserwacjom w podczerwieni Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba może zobaczyć więcej, w tym cząsteczki zawierające węgiel, takie jak tlenek węgla, dwutlenek węgla i metan Gdy już będziemy mieli pełny spis elementów planety, będziemy mogli porównać je z gwiazdą, wokół której planeta krąży, i zrozumieć, w jaki sposób ona powstała.

GJ 9827d została odkryta przez Kosmiczny Teleskop Keplera należący do NASA w 2017 roku. Pełni swoją orbitę wokół czerwonego karła co 6,2 dnia. Gwiazda GJ 9827 znajduje się 97 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Ryb.

Odniesienie: „Asorpcja wody w widmie transmisji filtra Waterworld GJ 9827d” autorstwa Pierre-Alexis Roy, Björn Beneke, Caroline Piollet, Michael A. Julie Santiago, Ian JM Crosfield, Caroline V. Morley, Laura Krydberg, Thomas Michal Evans, Jonathan Brand, Simon DeLisle, Thomas B. Green, Kevin K. Har Degree-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kozirek i Joshua D. Lothringer, 12 września 2023 r., the Listy do dzienników astrofizycznych.
doi: 10.3847/2041-8213/acebf0

the Kosmiczny teleskop Hubble Jest to międzynarodowy projekt współpracy pomiędzy NASA a Europejską Agencją Kosmiczną. Teleskop obsługuje Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland. Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych (STScI) w Baltimore w stanie Maryland prowadzi operacje naukowe na Hubble'u i Webbie. STScI jest obsługiwany dla NASA przez Stowarzyszenie Uniwersytetów Badań nad Astronomią w Waszyngtonie