Въпреки че много звезди с малка маса са сравнително студени,

Въпреки че доста звезди с дребна маса са относително студени, в течение на дълъг интервал от своето битие те изпитват мощни звездни ветрове и интензивна ултравиолетова радиация. Поради това те могат евентуално да повредят и унищожат атмосферите на своите планети.

Изследователски екип, управителен от Института по астрономия „ Макс Планк “, неотдавна си зададе въпроса дали TRAPPIST-1 c, една от седемте скалисти планети в системата към звездата TRAPPIST-1, би могла да избегне тази орис, запазвайки доста количество атмосфера. Гравитационното привличане на повърхността на планетата, което е с 10% по-голямо от това на Земята, би трябвало да спомогне за запазването на атмосферата ѝ. Подобно на Венера, диаметърът и масата на TRAPPIST-1 с съответстват с тези на Земята. Освен това излъчването, което тя получава от своята централна звезда, е съвсем идентично с това, което получава Венера.

С помощта на Джеймс Уеб екипът търси атмосфера на TRAPPIST-1 c, само че се оказа, че тя мощно се разграничава от атмосферата на Венера. Анализът на топлината, предавана от планетата, демонстрира, че тя би могла да има единствено разредена атмосфера с минимално количество въглероден диоксид. Това премерване обаче подхожда и на една безплодна, скалиста планета без забележителна атмосфера.

TRAPPIST-1 c не наподобява на Венера

Задачата да се дефинират характерностите на атмосферите на скалисти планети с размерите на Земята е предизвикателство даже за галактическия телескоп Джеймс Уеб. Затова екипът комбинира наблюденията на Уеб с компютърни модели, с цел да открие най-вероятния диапазон от атмосферни свойства, които да подхождат на данните.

Обемът, налягането и съставът на атмосферата дефинират температурата на планетата според от светлината, която тя получава от своята звезда. И противоположното, температурата дефинира количеството инфрачервена светлина, която планетата излъчва. По този метод инфрачервените измервания, съчетани със модерни компютърни модели, дават визия за атмосферата и нейния състав.

TRAPPIST-1 несъмнено остава най-хубавият претендент за проучване на атмосферите на скалистите планети от земен вид, които обикалят към звезда вид алено джудже. Около нея обикалят седем скалисти планети с размерите на Земята, три от които се намират в обитаемата зона. Въпреки това TRAPPIST-1 c не е една от тези планети. Лора Крейдберг, началник на програмата за наблюдаване на JWST, съавтор и шеф на MPIA, сподели:

„ Със сигурност можем да изключим съществуването на плътна атмосфера, сходна на тази на Венера “.

Противно на упованията на астрономите, температурата на TRAPPIST-1 c доближава „ единствено “ 110 градуса по Целзий, което е с 390 градуса по-ниско, в сравнение с Венера. Инфрачервената светлина, предавана от екзопланетата, също не подхожда на венерианската атмосфера, която е богата на въглероден диоксид и провокира мощен парников резултат. Данните на Уеб също по този начин демонстрират, че налягането на повърхността мощно се разграничава от това на Земята.

А в случай че има разредена атмосфера?

За да проучат опцията TRAPPIST-1 c да има доста тънка газова обвивка, откривателите пресметнаха статистическата възможност на редица атмосферни параметри, с цел да се опитат да извлекат тези, които се появяват от пробните наблюдения. Атмосферният математически модел предвижда разнообразни стойности на повърхностното налягане и атмосферен състав, доминиран от О2 и разнообразни примеси на въглероден диоксид.

Всъщност горещите скалисти планети, които обикалят към звезди с неголяма маса като TRAPPIST-1 c, се чака да имат атмосфери, съдържащи най-вече въглероден диоксид и водна пара, единствено при започване на еволюцията си, до момента в който с течение на времето звездното облъчване разделя водата на водород и О2. И до момента в който мощно летливият водород последователно изтича в пространството, по-тежките кислородни молекули остават, създавайки богата на О2 атмосфера със следи от въглероден диоксид.

Моделът, подобаващ на тази догадка, е съчетаем с необятен диапазон от смеси и повърхностни налягания сред 1% и 100% от равнището на морското ниво на Земята. Този резултат дава вяра, че TRAPPIST-1 c и други много тежки скалисти планети към студени звезди с дребна маса могат да поддържат атмосфера през забележителна част от звездния си живот, защото звездата TRAPPIST-1 е най-малко толкоз остаряла, колкото Слънцето.

Но тези резултати би трябвало да бъдат тествани с спомагателни данни. Наблюденията на тънките атмосфери на скалистите планети принуждават телескопа Джеймс Уеб да работи до границите на опциите си, защото получените сигнали са доста слаби, а доста от свойствата са към момента незнайни, което води до огромни неопределености.

Причината за усложненията е, че TRAPPIST-1 c, като се изключи че е доста дребна, е подложена на приливно блокиране, което значи, че тя непрекъснато е обърната с една и съща страна към своята централна звезда. Това води до съществуването на две разнообразни полукълба, едното от които постоянно е осветено денем, а другото е потопено във безконечна нощ. Планетата обикаля към звездата по подобен метод, че денят и годината не престават към 2,42 земни дни.

По време на половин оборот на TRAPPIST-1 c звездата я закрива изцяло, което я прави невидима за нашите телескопи в продължение на половин час. Единствено малко преди и откакто планетата се скрие, се вижда нейната топла, изцяло осветена дневна страна. Това е сигналът, който изследователският екип е търсил, макар че съществуването на тънка атмосфера би било едвам видимо.

Необходими са спомагателни наблюдения на Уеб, с цел да се направи разграничаване сред елементарната скалиста планета и тази с тънка атмосфера. Друга опция е да се създадат сходни наблюдения с извънредно огромния телескоп (ELT) – 39-метровият телескоп на ESO, ситуиран в пустинята Атакама, който би трябвало да стартира да действа до края на десетилетието. Благодарение на своята сензитивност ELT би могъл да даде решаващия ключ за потвърждаване (или дефинитивно опровергаване) на съществуването на атмосфера към TRAPPIST-1 c.