Сначала астрономы думали, что это мини-нептун — маленькая газообразная планета. Но после анализа данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), собранных в декабре 2023 года, они пришли к другому выводу.

Астрономы из Монреальского университета открыли экзопланету LHS 1140 b в созвездии Цетус. Она находится на расстоянии примерно 48 световых лет от Земли и может иметь атмосферу и океан с жидкой водой.

Результаты исследования доступны на ArXiv и скоро будут опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Экзопланета в зоне Златовласки

Планета LHS 1140 b вращается вокруг небольшой красной карликовой звезды. Она находится в зоне своей звезды, где температура позволяет существовать воде в жидком состоянии. А наличие воды в жидкой форме — одно из главных условий для жизни на планете, подобной Земле.

В этом году учёные под руководством Шарля Кадье и профессора Рене Дойона определили массу и радиус LHS 1140 b с точностью, сравнимой с известными планетами TRAPPIST-1. Масса планеты в 5,6 раза больше земной, а радиус — в 1,7 раза.

Учёные спорили, является ли экзопланета LHS 1140 b мини-Нептуном (небольшим газовым гигантом с плотной богатой водородом атмосферой) или суперземлёй (скалистой планетой больше Земли). Также существовала гипотеза о «мире-гиганте» — планете с океаном, окружённым водородной атмосферой. Наличие такой атмосферы можно было бы обнаружить с помощью телескопа „Уэбб“.

Новые открытия благодаря данным Уэбба

В декабре прошлого года команда астрономов получила разрешение на наблюдения с помощью прибора NIRISS на «Уэббе». Это всего лишь вторая программа DDT (время по усмотрению директора), посвящённая изучению экзопланет за почти два года работы телескопа.

Анализ наблюдений исключает сценарий мини-Нептуна для экзопланеты LHS 1140 b. Есть доказательства, что это суперземля с атмосферой, богатой азотом. Если результат подтвердится, LHS 1140 b станет первой планетой умеренного пояса с признаками вторичной атмосферы.

Оценки, основанные на всех данных, показывают, что LHS 1140 b менее плотная, чем каменистая планета с составом, похожим на земной. Это значит, что от 10 до 20 процентов её массы может составлять вода.

LHS 1140 b похожа на снежную или ледяную планету с океаном в области, которая всегда обращена к звезде системы из-за синхронного вращения планеты (как у Луны и Земли).

«Из всех известных в настоящее время экзопланет с умеренным климатом LHS 1140 b вполне может стать нашим лучшим шансом однажды косвенно подтвердить наличие жидкой воды на поверхности инопланетного мира за пределами нашей Солнечной системы», — сказал Кадье, ведущий автор нового исследования. „Это стало бы важной вехой в поиске потенциально пригодных для жизни экзопланет“.

Возможное наличие атмосферы и океана

Наличие атмосферы, богатой азотом, на планете LHS 1140 b говорит о том, что она сохранила плотную атмосферу и может иметь жидкую воду. Это делает сценарий «водный мир/снежный шар» наиболее вероятным.

Если у LHS 1140 b есть атмосфера, как у Земли, то это планета-снежок с огромным океаном диаметром около 4 000 километров. Температура в центре этого океана могла бы достигать комфортных 20 градусов Цельсия.

Атмосфера и условия для существования воды делают LHS 1140 b интересным объектом для будущих исследований обитаемости. Эта планета может предоставить уникальную возможность изучить мир, способный поддерживать жизнь.

Впереди несколько лет наблюдений

Чтобы подтвердить состав атмосферы LHS 1140 b и определить, является ли она «планетой-снежком» или „планетой-океаном в глазу быка“, нужны дополнительные наблюдения. Исследователи подчёркивают, что необходимо провести дополнительные измерения транзитов и затмений с помощью телескопа Уэбба. Особое внимание следует уделить специфическому сигналу, который может указать на присутствие углекислого газа. Это поможет понять состав атмосферы и обнаружить потенциальные парниковые газы, указывающие на пригодные для жизни условия на экзопланете.

Дойон, главный исследователь прибора NIRISS, сказал, что «Уэбб» может обнаружить атмосферу, подобную земной, на планете с умеренным климатом, но для этого потребуется много времени.

Наличие атмосферы у LHS 1140 b нужно подтвердить дополнительными данными. На это уйдёт как минимум год, а чтобы обнаружить углекислый газ — ещё два-три года. По словам Дойона, телескопу «Уэббу», возможно, придётся наблюдать эту систему несколько лет, чтобы определить, есть ли на поверхности LHS 1140 b условия, пригодные для жизни.

С помощью «Уэбба» астрономы смогут увидеть LHS 1140 b не более восьми раз в год. Поэтому им понадобится несколько лет наблюдений, чтобы найти на поверхности планеты углекислый газ и подтвердить наличие там жидкой воды.