Astronaujiena. Žemiškos egzoplanetos atmosfera

Pirmą kartą užfiksuota daugmaž Žemės dydžio egzoplanetos atmosfera. Nors ta planeta toli gražu nėra tinkama gyvybei, rezultatas leidžia tikėtis, kad netrukus galėsime fiksuoti ir gyvybinėse zonose esančių planetų atmosferas. Be to, planeta yra prie M spektrinės klasės žvaigždės, o seniau buvo galvojama, kad tokios planetos galbūt nesugeba išlaikyti atmosferų dėl žvaigždžių aktyvumo. Tad rezultatas įdomus ir tuo, kad paneigia šį požiūrį.
Planeta skrieja apie nedidelę žvaigždę GJ 1132, kurią nuo mūsų skiria 12 parsekų. Apie žvaigždę žinių neturime ypatingai daug: žinome jos spindulį (maždaug ketvirtis Saulės spindulio) ir spektrinę klasę - M3.5; jos masė turėtų būti apie 25-30% Saulės masės. M spektrinės klasės žvaigždės yra gausiausios ir ilgaamžiškiausios Visatoje, tad planetų paieškoms prie jų skiriama daug dėmesio. Iš kitos pusės, šios žvaigždės yra santykinai gerokai aktyvesnės, negu Saulė, todėl jų gyvybinėse zonose esančios planetos gali nuolat kentėti nuo žvaigždės žybsnių, kurie bet kokią beužsimezgančią gyvybę tiesiog sudegintų.

Vienas iš būdų planetos apsisaugoti nuo žvaigždės aktyvumo poveikio - turėti storą atmosferą. Žemei čia padeda ozono sluoksnis, bet ir kiti cheminiai junginiai gali sugerti energingą spinduliuotę, kad ji nepasiektų planetos paviršiaus. Kyla klausimas, ar planetos prie M tipo žvaigždžių gali išlaikyti atmosferas, mat jas ardo tie patys žvaigždės žybsniai, vėjai ir vainikinės masės išmetimai. Planetos GJ 1132b atmosferos atradimas duoda tvirtą teigiamą atsakymą.

Planeta buvo atrasta 2015-aisiais metais, stebint GJ 1132 šviesio kitimą ir aptikus planetos tranzito signalą - periodišką žvaigždės pritemdymą. Po keleto mėnesių planetos egzistavimas patvirtintas ir radialinių greičių metodu, išmatavus jos poveikį žvaigždės judėjimo trajektorijai. Planetos spindulys yra 37% didesnis, nei Žemės, masė - 60% didesnė. Nuo žvaigždės planeta nutolusi vos per 1,4 milijono kilometrų, šimtą kartų arčiau, nei Žemė nuo Saulės. Dėl to jos metai trunka tik kiek daugiau nei pusantros Žemės paros, o paviršiaus temperatūra siekia 140 laipsnių Celsijaus. Taigi apie planetos tinkamumą gyvybei kalbų nėra, tačiau jos paviršiuje esančios uolienos neturėtų būti išsilydžiusios, tik labai karštos.

Saulės, Žemės, GJ 1132 ir jos planetos dydžių palyginimas. © Nature.com/NASA/SDO

Kaip nustatyti, ar planeta turi atmosferą? Galima pasinaudoti tuo, kad atmosfera praleidžia tik dalį žvaigždės spinduliuotės. Taigi jei stebime sistemą tokiame bangų ruože, kuriame atmosfera yra pralaidi žvaigždės spinduliuotei, planeta atrodo truputį mažesnė, o jei tokiame, kur nepralaidi - didesnė. Nors planetos matyti negalime, jos dydį galime nustatyti pagal tranzito signalo gilumą, t.y. žvaigždės spinduliuotės dalį, kurią uždengia planeta tranzito metu. Būtent taip GJ 1132b atmosfera ir užfiksuota. Grupė astronomų, vadovaujamų Jungtinės Karalystės Kylio (Keele, nepainioti su Kyliu - Kiel - Vokietijoje) universiteto mokslininko John Southworth, atliko planetos tranzitų stebėjimus regimųjų ir infraraudonųjų spindulių ruože ir nustatė, kad planeta atrodo gerokai didesnė, stebint pro du iš septynių naudotų spinduliuotės filtrų. Viename iš šių filtrų, kuris praleidžia tik spinduliuotę, kurios bangos ilgis artimas 900 nanometrų (tai yra infraraudonoji spinduliuotė, artima raudonai šviesai), planetos spindulys siekia apie 1,6 Žemės spindulio, kitame - tolimesnių infraraudonųjų spindulių ties 2,1 mikrometro - net 1,8 Žemės spindulio. Tai reiškia, kad atmosfera driekiasi per 20-40% Žemės spindulio, arba 1200-2400 km nuo planetos paviršiaus. Taip išplitusi ji greičiausiai yra dėl žvaigždės spinduliuotės, kuri atmosferą įkaitina ir išpučia. Gali būti, kad atmosfera intensyviai garuoja, tačiau to kol kas nežinome.

Taip galėtų atrodyti GJ 1132 sistema – daug atmosferos turinti planeta, besisukanti aplink nedidelę raudoną žvaigždę. ©Dana Berry

Tyrimo autoriai teigia, kad šiuose bangų ruožuose spinduliuotę sugerti gali vandens garai, metanas arba kokie nors sudėtingi junginiai. Kaip bebūtų, tų junginių atmosferoje yra daug, nes signalas - tikrai stiprus. Tikslesnio planetos atmosferos sudėties nustatymo reikės palaukti, kol į ją pasižiūrės Hablas, Labai didelis teleskopas (Very Large Telescope, esantis Čilėje) ar kitąmet į orbitą kilsiantis Džeimso Vebo kosminis teleskopas.

Very Large Telescope (VLT) iš paukščio skrydžio. ©European Southern Observatory

Tyrimo rezultatai viešai prieinami arXiv.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *