Две похожие на Землю планеты — первые цели самого большого космического телескопа

Космический телескоп "Джеймс Уэбб" вскоре начнёт полномасштабную научную деятельность. Две первых его мишени помогут настроить высокочувствительные приборы и подготовить обсерваторию к дальнейшей работе.

Научные инструменты космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба проходят калибровку перед тем, как через несколько недель обсерватория приступит к полноценной работе.

Летом 2022 года исследователи расскажут о первых наблюдениях, и затем "Уэбб" начнёт углублённое изучение космоса.

Среди исследований, запланированных на первый год, — изучение двух горячих экзопланет, классифицированных как "суперземли": покрытая лавой 55 Cancri e и лишённая атмосферы LHS 3844 b.

Исследователи будут настраивать высокоточные спектрографы "Уэбба" на этих планетах, что поможет им в будущем понять геологическое разнообразие планет Галактики, а также эволюцию скалистых планет, похожих на Землю.

55 Cancri e обращается на расстоянии менее 2,4 миллиона километров от своей солнцеподобной звезды.

Это одна двадцать пятая часть расстояния между Меркурием и Солнцем. То есть экзопланета расположена очень близко к звезде: один оборот вокруг своего солнца планета совершает менее чем за 18 часов. Это означает, что 55 Cancri e изрядно поджаривает.

Температура поверхности 55 Cancri e намного выше точки плавления большинства породообразующих минералов. Поэтому учёные предполагают, что дневная сторона планеты, обращённая к звезде, покрыта океанами лавы.

Считается, что планеты, которые обращаются так близко к своей звезде, всегда обращены к ней одной стороной. В этом случае учёные говорят о синхронном вращении, или приливном захвате.

В результате та точка, которая обращена к звезде под наиболее прямым углом, должна быть самой горячей точкой на планете, а количество тепла, поступающего с дневной стороны на ночную, не должно сильно меняться с течением времени.

Но, похоже, это не так. Наблюдения за 55 Cancri e с помощью космического телескопа "Спитцер" показывают, что самая горячая область смещена относительно той части, которая расположена под прямыми лучами звезды, а общее количество тепла, наблюдаемое на дневной стороне, варьируется.

Одно из объяснений этих наблюдений состоит в том, что у планеты есть динамическая атмосфера, которая перераспределяет тепло. В такой атмосфере должны преобладать кислород или азот.

Для захвата спектра теплового излучения дневной стороны планеты научная группа "Уэбба" будет использовать камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI).

При наличии у 55 Cancri e атмосферы, эти чувствительные приборы помогут её обнаружить и определить, из чего она состоит, так как состав атмосферы определяет спектральные линии.

Однако также возможно, что 55 Cancri e не находится в синхронном вращении со своей звездой.

Она может быть похожа на Меркурий, совершающий три оборота вокруг своей оси за каждые два оборота вокруг звезды (так называемый орбитальный резонанс 3:2). В этом случае планета должна иметь цикл смены дня и ночи.

Это может объяснить, почему самая горячая часть планеты расположена "не на своем месте". В таком случае самое жаркое время дня на планете будет после полудня, а не прямо в полдень, как на Земле.

LHS 3844 b подарит исследователям уникальную возможность проанализировать твёрдую породу на поверхности экзопланеты.

Как и 55 Cancri e, LHS 3844 b обращается очень близко к своей звезде, совершая один оборот вокруг неё за 11 часов.

Однако, поскольку её звезда относительно мала и холодна, температуры на планете не такие высокие, чтобы расплавить её поверхность. Кроме того, наблюдения "Спитцера" показывают, что у планеты вряд ли есть полноценная атмосфера.

Отсутствие атмосферы, которая "загораживала" бы обзор, позволяет учёным исследовать её поверхность с помощью спектроскопии. Снова отражённое от поверхности планеты излучение определяется составом пород. Из-за этого Земля выглядит в видимом излучении зелёно-голубой планетой, а Марс – красной.

Разные типы горных пород имеют разные спектры. Так, даже невооружённым глазом видно, что гранит темнее известняка. Аналогичные различия наблюдаются и в инфракрасном свете, который исходит от пород. А именно инфракрасный спектр изучает "Уэбб".

Команда будет использовать инструмент MIRI, чтобы определить спектр теплового излучения дневной стороны LHS 3844 b, а затем сравнить его со спектрами известных горных пород, таких как базальт и гранит. Это поможет определить состав каменистой корки планеты.

Если планета вулканически активна, спектр также может показать наличие следов вулканических газов.

Важность этих наблюдений трудно переоценить, считают учёные. Они подарят новые данные о планетах, похожих на Землю, а также помогут узнать, какой могла быть Земля на ранних этапах существования. Тогда она была такой же горячей, как эти планеты.

Ранее мы писали о том, что недавно учёные насчитали ровно 5 000 экзопланет .

Также мы рассказывали о первой планете, обнаруженной вне Млечного Пути , а ещё мы сообщали о наблюдении первого магнитного поля экзопланеты.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе " Наука " на медиаплатформе "Смотрим" .