Przełomowe odkrycie. Pierwsza atmosfera wykryta na skalistej planecie zdatnej do życia
Badania dotyczyły odkrytej w 2017 roku w Gwiazdozbiorze Wieloryba planety LHS 1140 b, oddalonej o około 48 lat świetlnych od Ziemi. Obiekt ten okrąża czerwonego karła i znajduje się w odległości od swojej gwiazdy, która pozwala na istnienie na powierzchni wody w stanie ciekłym. To jeden z podstawowych warunków uznania planety za miejsce potencjalnie nadające się do zamieszkania. W systemie LHS 1140 krąży również druga planeta, LHS 1140c, jednak znajduje się ona poza strefą sprzyjającą życiu. LHS 1140 b okrąża swoją gwiazdę w ciągu zaledwie 24,7 dnia, ma masę 5,6 większą od masy Ziemi i promień 1,7 razy dłuższy. Otrzymuje od swej gwiazdy mniej więcej 42 proc. promieniowania, które pada od Słońca na Ziemię.
Przełom w badaniach
Dotychczas astronomowie odkryli tysiące egzoplanet, w tym wiele skalistych światów w strefach zamieszkiwalnych swoich gwiazd. Jednak rozstrzygnięcie, czy taka planeta ma atmosferę, stanowiło do tej pory ogromne wyzwanie technologiczne i naukowe. Najnowsze badania przełamują tę barierę, dostarczając pierwszych, jednoznacznych dowodów na istnienie atmosfery wokół skalistego globu w strefie sprzyjającej życiu.
W obserwacjach wykorzystano spektrograf WINERED zainstalowany na teleskopie Magellan Clay w obserwatorium Las Campanas w Chile, kluczowe znaczenie miała rzadka konfiguracja, gdy dwie planety tego samego układu przeszły jednocześnie na tle swojej gwiazdy. To właśnie dzięki temu zespół badawczy, korzystając z zaawansowanych instrumentów obserwacyjnych, zarejestrował obecność helu uciekającego z atmosfery LHS 1140 b.
Detekcja pierwiastka, który powoli ulatnia się w przestrzeń kosmiczną, stała się przełomowym dowodem na istnienie atmosfery. Wyniki obserwacji potwierdziły przy tym, że o ile LHS 1140 b ma atmosferę, druga planeta w tym systemie, LHS 1140 c takiego sygnału nie wykazuje. Co istotne, obserwacje wskazują, że atmosfera tej planety przetrwała ponad trzy miliardy lat , co czyni ją wyjątkowo interesującym celem dalszych badań.
Odkrycie atmosfery na LHS 1140 b otwiera nowy rozdział w badaniach planet pozasłonecznych, zwanych też egzoplanetami. Dotychczasowe modele teoretyczne sugerowały, że planety tego typu, zwłaszcza orbitujące wokół aktywnych czerwonych karłów, mogą pod wpływem silnego promieniowania gwiazdy szybko tracić swoje atmosfery. Tymczasem LHS 1140 b tej reguły nie potwierdza. W badaniach wykorzystano nie tylko naziemne teleskopy, analizowano też promieniowanie rentgenowskie emitowane przez gwiazdę macierzystą. Pozwoliło to określić, jak duża ilość energii dociera do planety i w jakim tempie jej atmosfera mogłaby być z niej „zdmuchiwana”. Wyniki potwierdziły, że obecność helu nie jest przypadkowa, planeta musi posiadać mechanizmy uzupełniania tego pierwiastka, co jest możliwe tylko w przypadku istnienia atmosfery.
Kolejne kroki badaczy
Naukowcy podkreślają, że hel jest jednym z najłatwiejszych do wykrycia gazów, dlatego to od niego rozpoczęto poszukiwania. Teraz, gdy istnieje realna szansa na obecność atmosfery, badacze planują skoncentrować się na poszukiwaniu bardziej złożonych związków, takich jak dwutlenek węgla czy para wodna. Obecność tych substancji byłaby kolejnym mocnym dowodem na istnienie stabilnej atmosfery, a także potencjalnych warunków sprzyjających życiu.
Planeta LHS 1140b została wytypowana jako jeden z kluczowych celów programu Rocky Worlds Director’s Discretionary Time (DDT), realizowanego przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz Teleskop Hubble’a. Program ten ma na celu poszukiwanie atmosfer na skalistych egzoplanetach krążących wokół gwiazd typu czerwony karzeł. W ciągu najbliższych czterech-pięciu lat planowane są szczegółowe obserwacje, które pozwolą jednoznacznie potwierdzić lub wykluczyć obecność atmosfery na LHS 1140b. Szczególne nadzieje pokładane są w detekcji pary wodnej, która mogłaby świadczyć o stabilnych warunkach sprzyjających życiu.