Сообщество - Экзопланеты
Добавить пост

Экзопланеты

29 постов 115 подписчиков

«Джеймс Уэбб» впервые надежно нашел атмосферу у скалистой экзопланеты

«Джеймс Уэбб» впервые надежно нашел атмосферу у скалистой экзопланеты Астрономия, Космос, Экзопланеты, Атмосфера, Длиннопост

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил вторичную атмосферу у горячей суперземли 55 Рака е, которая возникла из-за дегазации океана магмы. На сегодняшний день это наиболее надежное доказательство наличия атмосферы у скалистой экзопланеты. Статья опубликована в журнале Nature.

Поиски атмосферы у известных скалистых экзопланет важны не только для понимания их происхождения и эволюции, но и для оценки потенциальной обитаемости. Получить информацию о наличии атмосферы у экзопланеты и ее свойствах можно в ходе наблюдений за событиями транзита экзопланеты по диску своей звезды или вторичными затмениями, когда экзопланета проходит позади звезды. Однако из-за того, что скалистые экзопланеты небольшие по размерам, до сих пор не было случаев надежного обнаружения атмосферы у таких тел. В основном ученые либо не находят газовую оболочку, либо получают верхние ограничения на свойства атмосферы или результаты, которые можно по-разному интерпретировать.

Группа астрономов во главе с Ренью Ху (Renyu Hu) из Лаборатории реактивного движения NASA сообщила о самом надежном на сегодня случае регистрации атмосферы у скалистой экзопланеты, которой стала 55 Рака е. Ученые анализировали данные наблюдений за экзопланетой во время двух вторичных затмений в 2022 и 2023 годах при помощи инструментов NIRCam и MIRI «Джеймса Уэбба».

55 Рака е представляет собой горячую (равновесная температура около двух тысяч кельвинов) суперземлю радиусом 1,95 радиуса Земли, массой 8,8 массы Земли и орбитальным периодом 0,7 дня. Это самая близкая из пяти экзопланет к родительской звезде К-типа, находящейся в 41 световом годе от Солнца. Ранее за экзопланетой велись неоднократные наблюдения, которые не нашли первичной атмосферы из водорода и гелия, однако подтвердить или опровергнуть наличие вторичной атмосферы, возникшей уже после формирования экзопланеты, не удавалось.

«Джеймс Уэбб» впервые надежно нашел атмосферу у скалистой экзопланеты Астрономия, Космос, Экзопланеты, Атмосфера, Длиннопост

Измеренная яркостная температура экзопланеты составила 1796 кельвин, что ниже, чем значение в модели с нулевыми альбедо и отсутствием перераспределения тепла, что характерно для лишенных газовых оболочек скалистых тел. Лава эффективно обеспечить подобный транспорт тепла не может, что говорит в пользу наличия газовой оболочки. Наиболее подходящие под данные наблюдений модели атмосферы богаты CO2 или СО, с давлением на уровне 0,01–100 бар, не исключается наличие H2O, SO2 или PH3.

Газовая оболочка пополняется за счет испарения океана магмы и устойчива к интенсивному излучению звезды, ее наличие также объясняет изменчивость теплового излучения от экзопланеты по данным телескопа «Спитцер». В атмосфере могут возникать короткоживущие облака и содержаться вещества-поглотители коротковолнового излучения, такие как Na, K, Mg, MgO или SiO, приводящие к нагреву верхних слоев.

Спорные результаты при исследовании атмосфер экзопланет могут привести и к исключению ее из списка потенциально обитаемых — например, недавно это произошло с гикеаном K2-18b.

Показать полностью 1

Яйцеподобная экзопланета врежется в свою звезду раньше, чем предполагалось

В 2008 году астрономы обнаружили раскалённую планету, в два раза превышающую по размеру Юпитер, которая неуклонно движется по спиральной траектории навстречу гибели в недрах своей звезды. По космическим меркам, это событие произойдёт относительно скоро — всего через три миллиона лет, учитывая, что среднее время жизни звезды составляет 10 миллиардов лет. Планета WASP-12b вращается вокруг жёлтого карлика, расположенного в 1400 световых годах от Солнца.

Яйцеподобная экзопланета врежется в свою звезду раньше, чем предполагалось Космос, Астрономия, Экзопланеты

Яйцевидная экзопланета WASP-12b в представлении художника

Ранее учёные полагали, что у WASP-12b есть в запасе примерно 10 миллионов лет, но последние исследования показали, что планета врежется в свою звезду гораздо раньше. Обречённая планета вращается по столь низкой орбите вокруг жёлтого карлика, что один оборот она делает приблизительно за земной день. Высота орбиты не превышает 3,38 миллиона километров, а силы гравитации, действующие на планету, настолько велики, что придают ей яйцевидную форму. Температура на поверхности планеты составляет порядка 2210 °С, что позволяет классифицировать WASP-12b как планету типа «горячий юпитер».

До 2018 года WASP-12b считалась самой горячей из открытых планет, но теперь она уступила этот рекорд планете Kelt-9b. Долгое время WASP-12b также обладала самой низкой орбитой среди известных звёздных систем, однако с первого места её вытеснила K2-137b, которая вращается вокруг красного карлика, расположенного примерно в 322 световых годах от Земли, по орбите высотой всего чуть более 800 000 км.

Похоже, что время обращения WASP-12b вокруг своей звезды постоянно меняется. Предыдущие теории объясняли это изменением положения планеты относительно Земли и постепенным сдвигом её орбиты. Астрономы в сотрудничестве с проектом Asiago Search for Transit Time Variations of Exoplanets проанализировали 28 наблюдений планеты, сделанных в период с 2010 по 2022 год, во время её движения на фоне родительской звезды.

Исследования показали, что гибель WASP-12b примерно через 3 миллиона лет станет результатом явления, называемого «приливной диссипацией», а также выявили признаки чрезвычайно высокой активности её жёлтой звезды. Учёным удалось получить свидетельства приближающейся гибели и самой карликовой звезды. Для звёзд с низкой и средней массой, таких как WASP-12, размеры которых примерно в 1,5 раза больше Солнца, окончание горения водорода в ядре запускает период жизни, называемый «субгигантской фазой», во время которой горение водорода перемещается к внешним слоям звезды.

«Согласно приливной теории, диссипация, которую мы видим в системе, слишком сильна, чтобы её можно было объяснить звездой главной последовательности. Если бы звезда уже покинула главную последовательность и вошла в субгигантскую фазу, это можно было бы легко объяснить, — считает руководитель исследования Пьетро Леонарди (Pietro Leonardi) из Падуанского университета. — Однако, согласно нашим результатам, звезда все ещё находится на главной последовательности и не вошла в свою субгигантскую стадию».

Примерно через 3 миллиона лет, когда WASP-12b наконец погрузится в свою звезду, это вызовет изменения, которые наблюдатели смогут увидеть с Земли — при условии, что на нашей планете ещё останется разумная жизнь. «Когда планета неизбежно врежется в звезду, первым признаком будет вспышка светимости, в результате которой звезда станет в сотни раз ярче, чем сегодня, — утверждает Леонарди. — Это увеличение не продлится долго и быстро исчезнет. Но, возможно, люди будущего смогут увидеть это и изучить».

Леонарди считает, что результаты исследования WASP-12b могут указывать на то, что другие планеты такого типа также могут находиться на пути столкновения со своими звёздами. «Нам ещё предстоит выяснить, является ли то, что мы наблюдали, уникальным сценарием или обычным событием во Вселенной», — уверен он. Сейчас Леонарди в сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ЕКА) использует спутник ExOPlanet (CHEOPS) для исследования скорости снижения орбит других «горячих юпитеров».

Показать полностью 1

Первая экзопланета в другой галактике

Первая экзопланета в другой галактике Космос, Астрономия, Андромеда, Экзопланеты, Длиннопост

Галактика Андромеды — M31 — NGC 224

Галактика Андромеда

Галактика, расположенная в созвездии Андромеды, является ближайшей к нам крупной галактикой, и ярчайшей из спиральных галактик, после Млечного пути. Есть еще Магеллановы облака, которые по яркости соперничают с Галактикой Андромеды, но они — галактики не самостоятельные, а их спиральные структуры уже сильно разрушены приливным влиянием Млечного пути, в гравитационном плену которого они находятся уже несколько миллиардов лет. Они — наши спутники. А галактика Андромеды — это полноценный и очень крупный звёздный город, являющийся одновременно и центром влияния на другие звездные города — меньшего размера, объединивший их вокруг себя в количестве нескольких десятков.

Первая экзопланета в другой галактике Космос, Астрономия, Андромеда, Экзопланеты, Длиннопост

Показаны сравнительные видимые с Земли размеры галактики Андромеды и Луны — в едином масштабе

Видимые размеры Галактики Андромеды даже глазу представляются внушительными — её угловая протяженность в несколько раз превосходит полную Луну. Правда, на городском небе можно заметить лишь небольшую — центральную часть галактики.

Экзопланета

Иногда в процессе поиска переменных звезд обнаруживается нечто, чего искать в другой галактике не планировалось, и даже не представлялось возможным. Бывает, что астрономам помогает Его Величество Случай. В 1999 году одна из звезд галактики Андромеды проходила на фоне другой звезды той же галактики, и наблюдалось гравитационное линзирование — огибание — лучей дальней звезды вокруг более близкой. Гравитационное линзирование далеких космических объектов предсказывал более ста лет назад Альберт Эйнштейн, но наблюдаться подобные эффекты стали лишь недавно, когда созрела необходимая техническая база.

Во время гравитационного линзирования от дальнего объекта удается собрать больше света — близкий объект выступает в роли линзы. А круглая звезда работает как идеальная линза.

Но, что если линза не идеальная, и собирает свет с искажениями, проявляющимися, как неравномерности и скачки во временном графике интенсивности излучения от дальнего объекта?

Это можно объяснить разными способами. Но наиболее вероятное объяснение таково, что линзирующая звезда не одинока — у неё есть небольшой спутник — тоже звезда, но поменьше, или даже — планета. Анализ графика может рассказать об этом.

Возможно, астрономы обнаружили первую планету в другой галактике, дав название PA-99-N2b. Вывод этот пока предварительный, и еще ожидает подтверждения.

Но теперь в арсенале ученых появился еще один способ обнаружения экзопланет на очень больших расстояниях — “Микролинзирование”.

Сомнений в том, что в других галактиках тоже есть планеты, обращающиеся вокруг своих звёзд, сейчас уже ни у кого из ученых нет. Но все же наука предполагает прямое опытное подтверждение, а не апеллирование к вере. И Галактика Андромеды — наиболее вероятное место, где может произойти открытие экзопланет за пределами Млечного пути.

Надо ли говорить, что в направлении этой галактики регулярно смотрят все крупные телескопы Земли, расположенные в тех широтах, откуда галактику Андромеды видно.

Показать полностью 1

Как подготовить машину к долгой поездке

Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.

ЧИТАТЬ

Найден лучший кандидат в обитаемые водные миры

По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.

Найден лучший кандидат в обитаемые водные миры Астрономия, Космос, Экзопланеты

Планета-океан в представлении художника

Еще не так давно ученые искали экзопланеты ради простого их обнаружения. Астрономы по-прежнему порой находят необычные объекты вроде системы из шести «резонансных» экзопланет. Но гораздо активнее они теперь ищут экзопланеты, которые мы можем подробнее рассмотреть и изучить существующими инструментами.

Потенциальная обитаемость экзопланеты зависит от многих факторов, но еще больше условий накладывают доступные нам инструменты. Во-первых, система должна располагаться недалеко от нас. Во-вторых, чтобы мы могли рассмотреть атмосферу экзопланеты, она должна летать достаточно близко к звезде. В-третьих, у нее должен быть небольшой орбитальный период, чтобы не приходилось десятилетиями ждать очередного пролета.

При такой близости к звезде экзопланете сложно сохранить обитаемые условия. Как минимум звезда должна быть спокойной и не слишком испепеляющей. Например, это может быть красный карлик (спектральный класс M). Сама планета тоже должна быть небольшой, примерно размером с Землю.

За прошедшие годы удалось выявить примерно полтора десятка планет диаметром менее 1,5 диаметра Земли. Еще есть мини-нептуны, которые могут быть водными мирами, если находятся подальше от звезды. К сожалению, моделирование климата и условий на таких планетах показало, что для запуска неудержимого парникового эффекта (из-за которого планета становится непригодной для жизни) им достаточно всего 0,3 излучения, которое получает Земля от Солнца. Значит, маловероятно, что на теплых мини-нептунах сохраняется жидкая вода.

Астрономам из Лаборатории реактивного движения и Калифорнийского технологического института (США) удалось найти водный мир, по всем параметрам подходящий для дальнейших исследований. Им оказалась планета LHS 1140 b, первое описание которой вышло в 2017 году. Она летает у красного карлика LHS 1140 в 48,8 световых годах от нас, который по массе и радиусу в шесть раз меньше Солнца (15%). Дальнейшие исследования показали, что LHS 1140 b может быть обычной землеподобной планетой с N2-CO2 атмосферой или водным миром с богатой водородом атмосферой.

Чтобы точнее характеризовать экзопланету, авторы новой работы использовали данные космического телескопа «Джеймс Уэбб». Они ожидали увидеть богатую водородом атмосферу с примесями водного пара и других газов, например метана и углекислого газа. Но именно эти примеси, предсказанные компьютерным моделированием, телескоп не засек. Также с результатами наблюдений не совпали гипотезы о плотных облаках и слое дымки.

Более того, по словам исследователей, любая большая и богатая водородом атмосфера в условиях LHS 1140 b должна сопровождаться большим количеством метана. Раз у планеты нет такой плотной водородной атмосферы, то чрезвычайно низкую плотность этого мира можно объяснить только наличием большого жидкого океана (или отсутствием ядра, но это совсем маловероятно).

В условиях слабого излучения от звезды (42% от земного) и толстого слоя воды (10% массы планеты) мантия у LHS 1140 b должна быть ледяной. При очень больших давлениях водный лед может оставаться твердым даже при высоких температурах (экзотический лед), несмотря на наличие над ним океана жидкой воды. Вероятно, он частично или полностью перемешан с более глубокой каменной мантией.

Вероятно, в процессе формирования планета собрала льды, богатые углеродом и азотом, тогда атмосфера у нее должна состоять преимущественно из углекислого газа ила азота. В ее атмосфере не преобладает водород, а значит, LHS 1140 b не может быть горячей планетой-океаном. Но даже в холодных условиях, если планета поддерживает относительно плотную CO2/N2 атмосферу, на ней может сохраняться жидкий океан.

Моделирование показало, что при достаточном количестве наблюдений (как минимум девять пролетов планеты на фоне звезды) ученые смогут подтвердить наличие CO2-атмосферы. В общем, LHS 1140 b — крайне любопытный потенциально обитаемый водный мир, который можно исследовать уже сегодня с помощью инструментов «Джеймса Уэбба».

Показать полностью 1

Здесь рождаются планеты!

Здесь рождаются планеты! Астрономия, Космос, Астрофото, Экзопланеты, Протопланетный Диск, Длиннопост

Протопланетные диски в молекулярном облаке Тельца

Здесь рождаются планеты! Астрономия, Космос, Астрофото, Экзопланеты, Протопланетный Диск, Длиннопост

Протопланетные диски в облаке Хамелеон I

Здесь рождаются планеты! Астрономия, Космос, Астрофото, Экзопланеты, Протопланетный Диск, Длиннопост

Протопланетные диски в Орионе

Все изображения получены с помощью VLT (Очень Большого Телескопа).

Показать полностью 3

На экзопланетах Проксима Центавра b и TRAPPIST-1 e может быть жизнь

Исследование европейских ученых показало, что споры Aspergillus niger смогут выжить на этих экзопланетах.

Aspergillus - вид высших плесневых грибов из рода аспергилл, вызывает заболевания человека, животных и растений. Чёрная «плесень» на стенах сырых помещений — это преимущественно Aspergillus niger в фазе плодоношения.

Как известно, Проксима Центавра является ближайшей к Солнечной системе звездой и находится всего в 4,2 световых годах от Земли. Маленькие и холодные красные карлики M-типа, такие как Проксима Центавра, составляют около 70 процентов звезд Млечного Пути.

На экзопланетах Проксима Центавра b и TRAPPIST-1 e может быть жизнь Астрономия, Космос, Научпоп, Экзопланеты, Длиннопост

Представление художника об экзопланете Проксима Центавра b

Насколько обитаемы экзопланеты М-карликов? Для ответа на этот вопрос исследователи применили моделирование поверхностных условий на планете и изучили роли меланинов в выживании спор Aspergillus niger под действием экзопланетного излучения.

Подтверждение обитаемости экзопланет остается сложной задачей из-за больших расстояний, отделяющих Землю от других звезд. Поэтому, используя знания биологии и астрофизики, ученые изучили обитаемость экзопланет М-карликов, смоделировав температуру их поверхности и дозы вспышечного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, взяв марсианскую атмосферу в качестве модели атмосферной защиты.

В результате анализа моделей звездных систем Проксима Центавра и TRAPPIST-1, выяснилось, что экзопланеты Проксима b и TRAPPIST-1 e, скорее всего, будут иметь температуры, совместимые с жидкой водой на поверхности, а также терпимую радиационную среду.

На экзопланетах Проксима Центавра b и TRAPPIST-1 e может быть жизнь Астрономия, Космос, Научпоп, Экзопланеты, Длиннопост

Каменистая экзопланета TRAPPIST-1e имеет размер и плотность, подобные Земле, представление художника

Результаты моделирования были использованы в качестве основы для микробиологических экспериментов по оценке выживаемости спор богатого меланином гриба Aspergillus niger к экзопланетоподобному излучению. Результаты показали, что споры A.niger могут выдерживать супервспышки на М-карликовых планетах, когда они защищены атмосферой подобной марсианской или тонким слоем почвы или воды.

Споры с дефицитом меланина, суспендированные в растворе, богатом меланином, показали более высокую выживаемость и эффективность прорастания по сравнению с растворами без меланина. В целом, модели, разработанные в этой работе, создают основу для микробиологических исследований в области изучения обитаемости.

Также в работе была показана важность многофункциональных молекул, таких как меланины, в радиационной защите за пределами Земли.

Меланины широко распространены в растительных и животных тканях, а также у простейших. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц, чешуи рыб, кутикул насекомых. Меланины поглощают ультрафиолетовые лучи и этим защищают ткани глубоких слоёв кожи от лучевого повреждения, защищают хранящуюся в ядрах клеток генетическую информацию, предотвращают злокачественное перерождение клетки под действием ультрафиолета.

Источник

Показать полностью 2

TESS отыскал горячую суперземлю с гигантским железным ядром

TESS отыскал горячую суперземлю с гигантским железным ядром Астрономия, Космос, Экзопланеты

Космический телескоп TESS обнаружил нового представителя экзопланет с ультракоротким орбитальным периодом. Им стала горячая суперземля Wolf 327b, железное ядро которой занимает почти весь объем планеты.

Экзопланеты с ультракороткими орбитальными периодами (менее суток) представляют собой один из самых редких типов планет, обнаруженных на сегодняшний день: из более чем пяти тысяч подтвержденных экзопланет их известно всего 130. Обычно это небольшие (до двух радиусов Земли) и сильно нагретые тела, существование которых не сильно коррелирует с металличностью родительских звезд. Они чаще встречаются в мультипланетных системах, причем количество ультракороткопериодных экзопланет может зависеть от спектрального типа звезды. Возникнуть такие экзопланеты могли при испарении атмосфер субнептунов или из-за орбитальной миграции скалистых планет.

Группа астрономов во главе с Фелипе Мургасом (Felipe Murgas) из Университета Ла-Лагуна сообщила об обнаружении экзопланеты с ультракоротким периодом Wolf 327b, обращающейся вокруг красного карлика в 93 световых годах от Солнца. Вначале транзиты планеты по звезде заметил космический телескоп TESS, после чего открытие подтвердили данные наблюдений наземных обсерваторий.

Родительская звезда относится к спектральному типу M2,5, обладает массой 0,4 массы Солнца и возрастом 4,1 миллиарда лет. Вокруг нее с периодом 0,573 дня обращается экзопланета радиусом 1,24 радиуса Земли и массой 2,53 массы Земли, что дает близкое к железу значение средней объемной плотности. Таким образом, Wolf 327b представляет собой суперземлю с железным ядром, масса которого может доходить до 93 процентов общей массы планеты, а радиус — до 78 процентов радиуса планеты, что делает ее похожей на экзопланету K2-229b. Остальная часть массы приходится на мантию с незначительной долей воды и летучих веществ, атмосферы у экзопланеты, скорее всего, нет, она могла потерять ее в прошлом. Равновесная температура планеты оценивается в 996 кельвин.

Источник

Показать полностью

Ответ на пост «Земля по сравнению с 3 потенциально обитаемыми экзопланетами»

Интересно, что будет если:

1. На одну из планет* отправить экспедицию из учёных и инженеров;

2. Построить на планете отдельный адаптационный центр;

3. Первых рождённых детей поселить в экспериментальном огороженном саду при Центре, где они будут вольны делать что угодно;

4. Время от времени давать им направление к действию и обучить их языку и базовым навыкам выживания;

5. Когда дети подрастут, направить робота-змею, которая скажет детям что можно сорвать с дерева яблоко;

6. Затем ограждения сада спадут, и дети смогут дальше заселять новую планету;

7. Центр разбирается, собираются все следы и вся группа учёных и инженеров улетает обратно на Землю.

В таком случае, пойдёт ли судьба новой планеты по земному архетипу? Будут ли учёные и инженеры что вели их, считаться богами что дали им жизнь? Напишут ли они те же религиозные книги что и мы?

*при прочих равных земным условиям жизни

Отличная работа, все прочитано!