Вебб уперше зазирнув у поверхню суперземлі

Астрономи вперше отримали не просто натяк на розмір чи орбіту далекої кам’яної планети, а справжній «геологічний відбиток» її поверхні. Суперземля LHS 3844 b, розташована всього за 48,5 світлового року від нас, виявилася темним, розпеченим і майже напевно безповітряним світом, схожим радше на збільшену версію Меркурія, ніж на Землю. У дослідженні в журналі Nature Astronomy астрономи використали дані телескопа Джеймса Вебба, щоб з’ясувати: поверхня цієї планети, ймовірно, складається з базальту або мантійних порід, а не з кремнеземної кори земного типу.

Що відомо коротко

• Хто проводив дослідження: команда на чолі із Себастьяном Зібою з Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian та Лаурою Крейдберг із Max Planck Institute for Astronomy.
• Де опубліковано: результати вийшли в журналі Nature Astronomy.
• Що досліджували: кам’яну суперземлю LHS 3844 b, яка обертається навколо холодного червоного карлика.
• Головні результати: дані JWST вказують на темну, гарячу, безатмосферну поверхню з базальтовим або мантійним складом.
• Ключовий висновок: астрономи переходять від пошуку екзопланет до вивчення їхньої геології — навіть якщо ці світи неможливо побачити як диски в телескоп.

Планета, яку не видно напряму, але можна «прочитати»

LHS 3844 b — це кам’яна суперземля, приблизно на 30% більша за нашу планету. Вона обертається навколо холодної зорі-червоного карлика за надзвичайно короткий час — близько 11 годин. У повідомленні Max Planck Institute for Astronomy дослідники пояснюють, що планета розташована лише за кілька зоряних радіусів від своєї зірки, тому перебуває в екстремальних умовах.

Через таку близькість LHS 3844 b, імовірно, перебуває в припливному захопленні. Це означає, що один її бік завжди дивиться на зорю, а інший — у вічну темряву. Подібно до того, як Місяць завжди повернений до Землі одним боком, ця планета постійно показує своїй зорі одну й ту саму півкулю.

На денному боці температура сягає приблизно 1000 кельвінів, тобто близько 725°C. Це не океан лави, як на деяких ще гарячіших екзопланетах, але достатньо, щоб зробити поверхню ворожою для будь-якої відомої форми життя.

Головне відкриття полягає в іншому: вчені змогли визначити, з чого може складатися ця поверхня. Для планети за десятки світлових років це майже те саме, що розгледіти колір піску на іншому континенті, не виходячи з дому.

Як JWST побачив поверхню далекого світу

Космічний телескоп Джеймса Вебба не зробив фотографію поверхні LHS 3844 b. Навіть найпотужніші сучасні телескопи не можуть розрізнити такий малий кам’яний світ біля яскравої зорі як окремий диск.

Замість цього команда використала інший метод. Коли планета рухається навколо зорі, загальна яскравість системи трохи змінюється. Перед тим як LHS 3844 b зникає за зіркою, телескоп бачить світло від зорі плюс інфрачервоне випромінювання гарячого денного боку планети. Коли планета ховається за зіркою, залишається лише зоряне світло. Різниця між цими двома сигналами й дає тепловий відбиток планети.

Інструмент MIRI на JWST розділив інфрачервоне випромінювання в діапазоні від 5 до 12 мікрометрів на окремі довжини хвиль. У описі дослідження на EurekAlert зазначено, що саме такий спектр дозволив порівняти дані з моделями різних порід.

Це схоже на те, як можна визначити матеріал за тим, як він відбиває або випромінює світло. Базальт, граніт, пил, вулканічне скло чи мантійні породи мають різні інфрачервоні «підписи». Астрономи не бачать камінь на планеті напряму, але бачать його тепловий почерк.

«Завдяки дивовижній чутливості JWST ми можемо виявити світло, що надходить безпосередньо з поверхні цієї далекої кам’яної планети», — сказала Лаура Крейдберг у повідомленні MPIA.