К2–18 b: вода — вероятно, жизнь — едва ли

Так художник представляет себе систему K2–18. Изображение ESA/Hubble, M. Kornmesser с сайта spacetelescope.org
Так художник представляет себе систему K2–18. Изображение ESA/Hubble, M. Kornmesser с сайта spacetelescope.org

11 сентября опубликованы работы двух групп, интерпретировавших одни и те же данные космического телескопа «», снявшего восемь транзитов планеты по диску звезды ­К2–181. При этом планеты видна на просвет, и если в каком-то спектральном диапазоне сильнее поглощает свет звезды, то выглядит «толще». Именно это и зафиксировал «Хаббл»: планета чуть «разбухает» в полосе поглощения молекул воды в ближнем инфракрасном диапазоне в районе 1,4 микрона.

Звезда — большой (0,4 массы Солнца), планета — суперземля, примерно 8 масс Земли. Расстояние до системы — 34 парсека. Планета находится в зоне обитаемости.

Наблюдения за К2–18 bНа графике справа — результаты наблюдений. По вертикали — отношение площади планеты к площади звезды (в миллионных долях) для каждого спектрального интервала. Как видно, несколько точек в районе 1,4 мкм выскочили вверх над средним на 1,5–2,5 стандартного отклонения (сигма).

Это интерпретируется как открытие паров воды в атмосфере K2–18 b. В одной из статей ­приводится статистическая значимость результата 3,6 σ, в другой — 3,9 σ. Процедура этих оценок толком не описана и представляется сомнительной. Никаких оценок хи-квадрат, как это принято «в хороших домах», нет. На глаз здесь не больше 2,5 σ, то есть результат маргинально значимый — вместо следует говорить об указании на возможный эффект, что тоже достаточно важно.

в атмосфере планет-гигантов найдена уже давно, тем же методом. Новость об открытии воды у планеты земного типа уже была2, но там результат был неправдоподобен и «рассосался» при более поздних измерениях. Здесь эффект более правдоподобен: тяжелая планета вполне способна удержать значительное количество воды. Плотность для тяжелой планеты относительно низкая (3,3), что означает либо толстую атмосферу, либо планету-океан.

Немного подозрительно то, что для объяснения величины эффекта требуется довольно пухлая атмосфера со значительной примесью водорода и/или гелия (средний молекулярный вес — от 3 до 11 в ­зависимости от наличия других газов). В принципе, такая планета может ­сохранить водород и тем более гелий, но может и потерять — тут нужны специальные оценки.

Про другие газы в атмосфере авторы сказать ничего не могут. Азот вообще не детектируется в исследованном диапазоне; СО2, СО, NH3, CH4 и другие газы, включая , в принципе, детектируются, но не видны.

Система K2–18
Система K2–18

Новость надо признать весьма нашумевшей: народ уже интересуется, как туда долететь (34 парсека). Долететь нельзя, но то, что народ интересуется, — хорошо. К сожалению, на подобной планете крайне маловероятна. Толстая атмосфера означает сильный парниковый эффект. Хотя она получает тепла на единицу площади лишь немногим больше, чем , очень вероятно, что условия на поверхности (если твердая поверхность существует) там похожи на венерианские. И вообще, системы красных карликов не самое лучшее место для жизни, хотя тяжелый карлик и большая планета облегчают ситуацию, но не настолько, чтобы можно было бы надеяться обнаружить ее следы. Тем более, что высокоразвитая фотосинтезирующая жизнь, вероятно, вообще редкий феномен.

Видимо, эти спектры близки к максимуму того, что можно выжать из «Хаббла». Ждем запуска «Джеймса Вебба».


1 Обе статьи есть в архиве е-принтов: arxiv.org/pdf/1909.04642.pdf, arxiv.org/pdf/1909.05218.pdf

2 См. trv-science.ru/2017/04/25/s-otkrytiem-atmosfery-u-ekzoplanety-pokhozhe-potoropilis/

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
8 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Олег
Олег
1 год назад

«Скажите, а другого глобуса у вас нет?»… Так, вспомнилось чего-то. ))

Михаил Эфроимский
1 год назад

Малая полуось = 0.143 а.е., эксцентриситет = 0.2

Такой высокий эксцентриситет и такая близость к звезде — это почти стопроцентная гарантия того, что планета была на каком-то этапе захвачена в несинхронный спин-орбитальный резонанс.

Осталась эта планета, подобно Меркурию, в таком резонансе или выскользнула из него?

Единственная возможность у планеты покинуть несинхронный спин-орбитальный резонанс — это сильно нагреться. Нагрев влечёт за собой уменьшение максвелловского времени. В результате этого, зависимость приливного момента сил от скорости вращения изменяется таким образом, что исчезает «ловушка» в резонансе и тело обретает возможность замедлять своё вращение, покуда оно не станет синхронным.

Это произошло в четырьмя внутренними планетами TRAPPIST-1. Они поначалу были захвачены в высокие резонансы. Но поскольку в таких резонансах приливный горб не топчется на месте, а бегает по окружности, интенсивность приливного нагрева возрастает в е^{-2}/14 раз по сравнению с синхронным вращением. И те четыре планеты перегрелись и покинули свои резонансы. В результате этого, одна из них попала в псевдосинхронизм, а три другие стали синхронны.

Но в случае К2−18 b этого, вероятно, не произошло. В данном случае, е^{-2}/14 = 25/14 ~ 2 и приливный нагрев не сильно зависит от вращения. Поэтому я предполагаю, что раз попав в 3:2 или более высокий резонанс, эта планета должна была его сохранить.

Я не наблюдатель и не берусь рассуждать о том, как измерить скорость вращения К2−18 b. Но если это когда-нибудь будет сделано, есть очень большой шанс, что вращение окажатся несинхронным.

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад

Если правда есть вода, то планета скорей всего попала на нынешнюю орбиту издалека — эти карлики первые миллионы лет светят на полтора-два порядка ярче и все прожаривают на таких орбитах.

Михаил Эфроимский
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Присоединиться к Да, с этим согласен. Но в случае, если её туда принесло позже, как она на тот момент вращалась?

Когда б не Луна, молодая Земля синхронизировалась бы с Солнцем за 350 млн лет. А на самом деле за ещё более долгое время, ибо Земля исходно вращалась куда быстрее (Нынешнее медленное вращение объясняется присутствием Луны.) Это я к тому, что не слишком близкие планеты синхронизируются достаточно медленно. Там малая полуось в минус шестой степени.

Посему, даже если планету принесло в ближнюю окрестность в относительно поздние времена, она, скорее всего, вращалась заметно быстрее среднего движения и финальное торможение вращения происходило вблизи звезды.

Потому я буду изумлён, если эта планета окажется синхронной.обсуждению…

Михаил Эфроимский
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Да, с этим согласен. Но в случае, если её туда принесло позже, как она на тот момент вращалась?

Когда б не Луна, молодая Земля синхронизировалась бы с Солнцем за 350 млн лет. А на самом деле за ещё более долгое время, ибо Земля исходно вращалась куда быстрее (Нынешнее медленное вращение объясняется присутствием Луны.) Это я к тому, что не слишком близкие планеты синхронизируются достаточно медленно. Там малая полуось в минус шестой степени.

Посему, даже если планету принесло в ближнюю окрестность в относительно поздние времена, она, скорее всего, вращалась заметно быстрее среднего движения и финальное торможение вращения происходило вблизи звезды.

Потому я буду изумлён, если эта планета окажется синхронной.

alex.melnikov1963
alex.melnikov1963
1 год назад

Может это и не так плохо, что — «едва ли»…

Андрей Довгуля
Андрей Довгуля
1 год назад

Уважаемый Борис Евгеньевич!
Для существования жизни в известных формах,
кроме воды требуется вся таблица Менделеева.
Элементы тяжелее железа образуются при слиянии нейтронных звезд.
Поэтому планет с полным хим.составом видимо очень мало.
Вопрос. Можно-ли современными средствами определить
происхождение звезды из облака, оставшегося от слияния нейтронных звезд?
Это значительно уменьшит область поиска ВЦ.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Заметка понравилась, — похоже, смелость интерпретации наблюдений астрофизиков пропорциональна расстоянию до объекта. Любопытно, — квадрат отношения площадей Земли и Солнца ~ 0.009 ppm. Если оппоненты из системы К2−18 пользуются похожей методикой для транзита Земли по Солнцу, то вряд ли обнаружат нашу атмосферу. К слову, если на глаз судить по картинкам SOHO Movie Theater, то индикатриса солнечного ветра и, возможно, солнечного излучения в целом, резко анизотропна и сплющена. Так что, не исключено, у методики еще есть резервы совершенствования.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: