https://www.nature.com/articles/d41586-022-04452-3Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) впервые взглянул на давно ожидаемый набор целей — атмосферы некоторых из семи планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1, всего в 12 парсеках (39 световых лет) от Земли. Все семь находятся в обитаемой зоне своей звезды или рядом с ней, где может существовать жидкая вода, и астрономы считают их самой известной лабораторией для изучения того, что делает планеты за пределами Солнечной системы пригодными для жизни.
Эти семь инопланетных миров могут помочь объяснить, как формируются планеты.
То, что исследователи видели до сих пор, является предварительным и еще не указывает, какие атмосферы могут быть у этих планет на самом деле. Но если у них плотная атмосфера с интригующими молекулами, такими как углекислый газ или метан, телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов США сможет обнаружить их в ближайшие месяцы и годы. Ни одна другая обсерватория не была достаточно мощной, чтобы обнаружить эти атмосферы.
«Мы в деле», — сказал Бьорн Беннеке, астроном из Монреальского университета, во время симпозиума по первым результатам JWST в Балтиморе, штат Мэриленд, 13 декабря.
Ценные планетыПланетарная система TRAPPIST-1, открытая в 2017 году, открывает астрономам множество шансов понять формирование и эволюцию миров размером с Землю вокруг одной звезды. Звезда относительно слабая и холодная, и семь планет расположены ближе к ней, чем Меркурий вращается вокруг Солнца.
JWST наблюдает за всеми планетами в первый год своей научной деятельности, которая началась в июне. Многие из этих наблюдений уже были сделаны, но ни одно из них не было публично показано до симпозиума на этой неделе, который состоялся в Научном институте космического телескопа, операционном центре JWST.
Планеты TRAPPIST-1 обозначены от b до h, причем b находится ближе всего к звезде и h дальше всего.
Беннеке показал первые исследования JWST TRAPPIST-1g. До сих пор телескоп смог понять, что у него, вероятно, нет богатой водородом атмосферы, которую было бы относительно легко обнаружить, потому что она настолько физически велика. Это может означать, что планета имеет более плотную атмосферу, состоящую из более тяжелых молекул, таких как углекислый газ, или вообще не имеет атмосферы.
JWST изучает планетарные атмосферы в первую очередь, наблюдая за тем, как они фильтруют звездный свет, сияющий через них, когда они проходят перед звездой. Какие молекулы составляют атмосферу планеты, могут указывать на то, как она развивалась и могла ли она иметь жизнь на своей поверхности. Потребуется больше наблюдений и времени, чтобы проанализировать данные, собранные до сих пор, прежде чем исследователи узнают, есть ли у TRAPPIST-1g атмосфера, и если да, то из чего она сделана.
Построение «семейного портрета»
Данные TRAPPIST-1 гораздо сложнее анализировать, чем те, которые собраны с более крупных экзопланет, включая WASP-39b, планету, ближе к размеру Юпитера, которую JWST подробно изучил. Планеты TRAPPIST-1 намного меньше, и сигнал из их атмосфер сложнее выделить. Магнитные возмущения в TRAPPIST-1 также могут вызывать сигналы, которые мешают интерпретациям данных.
«Нам нужен был этот первый взгляд, чтобы понять, с чем мы имеем дело», — говорит Николе Колон, астроном из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который не участвовал в работе. Беннеке отказался говорить с журналистами о результатах TRAPPIST-1g, сославшись на статью, находящуюся на рассмотрении в научном журнале.
В стендовом докладе на конференции Оливия Лим из Монреальского университета показала два наблюдения JWST самой внутренней планеты в системе, TRAPPIST-1b. Она тоже пока не смогла вытащить сигнал, указывающий на атмосферу планеты. Но предварительные исследования показывают, что она, как и планета 1g, вероятно, не имеет пышной, богатой водородом атмосферы.
У Лим есть еще несколько наблюдений других планет TRAPPIST-1, в том числе одно, сделанное на прошлой неделе, на которое она еще не успела посмотреть в результатах JWST. «Это беспокойно», — говорит она.
Но еще больше результатов по экстраординарной планетарной системе уже на подходе, говорит Колон: «В течение следующего года у нас будет семейный портрет».