Mały Neptun okazuje się gigantyczną, zamarzniętą planetą Ziemia

Ze wszystkich możliwych egzoplanet podobnych do Ziemi – egzoplanet ziemskich masywniejszych od Ziemi – istnieje egzoplaneta krążąca wokół gwiazdy znajdującej się zaledwie 40 lat świetlnych od nas w konstelacji Wieloryba, która jest prawdopodobnie najbardziej podobna do wszystkiego, co dotychczas odkryto.

Egzoplaneta LHS 1140 b miała być mniejszym Neptunem, kiedy została odkryta po raz pierwszy przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pod koniec 2023 roku. Po przeanalizowaniu danych z tych obserwacji zespół badaczy pod przewodnictwem astronoma Charlesa Cadieux zaproponował taką opcję. .. Uniwersytet w Montrealu, LHS 1140 b to prawdopodobnie gigantyczna Ziemia.

Jeśli ta planeta jest alternatywną wersją naszej planety, jej względna bliskość do chłodnego czerwonego karła oznacza, że ​​prawdopodobnie będzie to gigantyczna kula śnieżna lub w większości zamrożony obiekt o obwodzie poniżej gwiazdy (obszar najbliższy jej gwiazdy), co sprawia, że ​​wygląda jak kosmiczne oko. Obecnie uważa się, że jest to egzoplaneta, która ma największe szanse na pojawienie się na powierzchni wody w stanie ciekłym, a zatem może nadawać się do zamieszkania.

Cadieux i jego zespół twierdzą, że znaleźli „interesujący dowód… [nitrogen]Atmosfera dominująca w zamieszkałej strefie superZiemi Zostań Zostało ono niedawno opublikowane w The Astrophysical Journal Letters.

Przepraszam Neptun…

W grudniu 2023 roku za pomocą instrumentu NIRISS (Near-Infrared Imager and Spectrometer) na pokładzie Webba zaobserwowano dwa tranzyty LHS 1140 b. NIRISS specjalizuje się w odkrywaniu egzoplanet i odkrywaniu nowych informacji na ich temat za pomocą spektroskopii tranzytowej, która wychwytuje światło gwiazdy macierzystej planety przechodzącej przez atmosferę tej planety i podróżującej w stronę Ziemi. Analiza różnych pasm widmowych w tym świetle może pomóc naukowcom określić, które konkretne atomy i cząsteczki są obecne w atmosferze planety.

Aby przetestować poprzednią hipotezę, że LHS 1140 b to mini-Neptun, naukowcy stworzyli trójwymiarowy model klimatu globalnego, w skrócie GCM. Skorzystaj z tej złożonej matematyki, aby zbadać różne kombinacje czynników tworzących system klimatyczny planety, takich jak ląd, oceany, lód i atmosfera. Porównano kilka różnych modeli globalnego klimatu mini-Neptuna z obserwowanym widmem światła za pomocą spektroskopii tranzytowej. Mniejszy model Neptuna zazwyczaj obejmuje gazowego olbrzyma z grubą, pozbawioną chmur lub prawie pozbawioną chmur atmosferą zdominowaną przez wodór, ale pasma widmowe tego modelu nie odpowiadały obserwacjom NIRISS.

Ponieważ możliwość istnienia małego Neptuna została w dużej mierze wykluczona (choć aby to potwierdzić, potrzeba więcej obserwacji i analiz), zespół Cadieux zwrócił się ku innej możliwości: gigantycznej Ziemi.

Kraina odległa od Ziemi?

Widma obserwowane za pomocą NIRISS były bardziej spójne z ogólnymi modelami klimatycznymi superziemi. Ten typ planet ma zwykle grubą warstwę azotu lub dwutlenku węgla.₂– Bogata atmosfera otaczająca skalistą powierzchnię zawierającą wodę w postaci zamarzniętej lub płynnej.

Modele sugerowały również istnienie atmosfery wtórnej, czyli atmosfery powstałej po ucieczce z pierwotnej atmosfery pierwiastków lekkich (wodór i hel) we wczesnych stadiach powstawania planet. Atmosfery wtórne składają się z cięższych pierwiastków uwolnionych ze skorupy, takich jak para wodna, dwutlenek węgla i metan. Atmosfery te zwykle występują na ciepłych planetach typu ziemskiego (Ziemia posiada atmosferę wtórną).

Najważniejszymi danymi, które nie pasowały do ​​globalnych modeli klimatycznych, było to, że planeta ma mniejszą gęstość (na podstawie pomiarów jej wielkości i masy), niż można by się spodziewać w przypadku skalistego świata. Jest to zgodne ze światem wodnym o masie od 10 do 20 procent wody. Na podstawie tych szacunków naukowcy uważają, że LHS 1140 b może być planetą Hesji – planetą oceaniczną posiadającą większość cech superZiemi, ale w której atmosferze dominuje wodór, a nie azot.

Ponieważ okrąża słabą gwiazdę na tyle blisko, że można ją zablokować pływowo, niektóre modele sugerują, że jest to w większości lodowa planeta z ciekłym oceanem pod gwiazdą po dziennej stronie.

Chociaż LHS 1140 b może być planetą-olbrzymiem, hipoteza dotycząca planety Hesji może zostać wykluczona. Planety Hesji są podatne na niekontrolowane globalne ocieplenie, które ma miejsce, gdy w atmosferze planety gromadzi się wystarczająca ilość gazów cieplarnianych, aby zapobiec ucieczce ciepła. Ostatecznie woda w stanie ciekłym wyparuje na planecie, która nie będzie w stanie się ochłodzić.

Chociaż jesteśmy coraz bliżej poznania, jakiego rodzaju planetą jest LHS 1140 b i czy nadaje się do zamieszkania, potrzebujemy więcej obserwacji. Cadieu chce kontynuować te badania, porównując dane NIRISS z danymi dotyczącymi innych planet-olbrzymów, zebranymi wcześniej przez spektrometr bliskiej podczerwieni (NIRSpec) Obserwatorium Webba. Potrzebne są również co najmniej trzy obserwacje tranzytu planety przy użyciu instrumentu MIRI (średniej podczerwieni) Obserwatorium Webba, aby upewnić się, że promieniowanie gwiazdowe nie zakłóca obserwacji samej planety.

„Biorąc pod uwagę ograniczoną widoczność LHS 1140b, wykrycie ewentualnej atmosfery wtórnej LHS 1140b może wymagać kilku lat obserwacji” – stwierdzili naukowcy w tym samym badaniu. Zostań.

Czy ta planeta faktycznie może być zamarzniętą zewnętrzną Ziemią? Oczekiwanie i oczekiwanie będzie trwało przez kilka lat.

The Astrophysical Journal Letters, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad5afa