Учеными обнаружен внесолнечный мир, покрытый водой

Экзопланета немного больше по размеру и массе, чем Земля, и расположена на расстоянии от звезды, где температура будет и не слишком высокой, и не слишком низкой, чтобы на поверхности существовала жидкая вода. Астрономы считают, что это может быть «планета-океан», полностью покрытая толстым слоем воды, похожая на некоторые спутники Юпитера и Сатурна.

В статье, опубликованной сегодня в The Astronomical Journal, команда во главе с Шарлем Кадье описывает наблюдения, которые прояснили природу и характеристики этой уникальной экзопланеты.

«Я чрезвычайно горжусь открытием, потому что оно демонстрирует высокий уровень наших исследователей и инструментов», — сказал Рене Дойон, директор iREx и Обсерватории Мон-Мегантик (OMM). «Благодаря OMM, специальному инструменту SPIRou, разработанному в наших лабораториях и инновационному аналитическому методу, разработанному нашей исследовательской группой, мы смогли обнаружить эту единственную в своем роде экзопланету».

Именно космический телескоп НАСА TESS, который исследует все небо в поисках планетарных систем, близких к нашей, навел исследователей на след этой экзопланеты. Основываясь на сигнале TESS, который показывал небольшое уменьшение яркости каждые 11 дней, астрономы предсказали планету примерно на 70% больше Земли.

«OMM сыграл решающую роль в подтверждении природы этого сигнала и оценке радиуса планеты», — пояснил Кадье. «Это не была рутинная проверка. Мы должны были убедиться, что сигнал, обнаруженный TESS, действительно вызван экзопланетой, вращающейся вокруг TOI-1452, самой большой из двух звезд в этой двойной системе».

Звезда-хозяин TOI-1452 намного меньше нашего Солнца и является одной из двух звезд одинакового размера в двойной системе. Две звезды вращаются вокруг друг друга и разделены таким небольшим расстоянием (97 астрономических единиц, или примерно в два с половиной раза больше расстояния между Солнцем и Плутоном), что телескоп TESS видит их как единую светящуюся точку. Но разрешение камеры PESTO, установленной на телескопе OMM, достаточно высокое, чтобы различить два объекта, и изображения показали, что экзопланета действительно вращается вокруг TOI-1452, что было подтверждено последующими наблюдениями японской команды.

Чтобы определить массу планеты, исследователи наблюдали за системой с помощью прибора SPIRou, установленного на телескоп Канада-Франция-Гавайи. Разработанный в основном в Канаде, SPIRou идеально подходит для изучения звезд с малой массой, таких как TOI-1452, поскольку работает в инфракрасном спектре, где звезды наиболее яркие. Даже тогда потребовалось более 50 часов наблюдений, чтобы оценить массу планеты, которая почти в 5 раз превышает массу Земли.

Исследователи Этьен Артиго и Нил Кук разработали мощный аналитический метод, способный обнаружить планету в данных, собранных с помощью SPIRou. «Метод LBL позволяет нам очищать данные, полученные с помощью SPIRou, от многих паразитных сигналов и выявлять слабую сигнатуру планет, таких как обнаруженная нашей командой», — пояснил Артиго.

Экзопланета TOI-1452 b каменистая, как Земля, но ее радиус, масса и плотность указывают на то, что мир сильно отличается от нашего. Земля по сути очень сухая планета; хотя мы иногда называем ее Голубой планетой, потому что около 70% ее поверхности покрыто океаном, вода на самом деле составляет лишь незначительную часть ее массы — менее 1%.

На некоторых экзопланетах воды может быть гораздо больше. В последние годы астрономы идентифицировали и определили радиус и массу многих экзопланет размером между Землей и Нептуном (примерно в 3,8 раза больше Земли). Некоторые из этих планет имеют плотность, которую можно объяснить только в том случае, если большая часть их массы состоит из более легких материалов, чем те, которые составляют внутреннюю структуру Земли, такие как вода. Эти гипотетические миры были названы «планетами-океанами».

«TOI-1452 b — один из лучших кандидатов на роль планеты-океана, который мы нашли на сегодняшний день», — сказал Кадье. «Его радиус и масса предполагают гораздо более низкую плотность, чем можно было бы ожидать для планеты, которая в основном состоит из металла и камня, как Земля».

Михаил Плотников и Диана Валенсия из Университета Торонто проанализировали данные TOI-1452 b и пришли к выводу, что вода может составлять до 30% его массы, что соответствует доле некоторых естественных спутников в Солнечной системе, таких как спутники Юпитера Ганимед и Каллисто и спутники Сатурна Титан и Энцелад.

Такая экзопланета, как TOI-1452 b, является идеальным кандидатом для дальнейшего наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Это одна из немногих известных планет с умеренным климатом, которые демонстрируют характеристики, соответствующие планетам-океанам. Он находится достаточно близко к Земле, поэтому исследователи могут надеяться изучить его атмосферу и проверить гипотезу. И, по счастливой случайности, она расположена в области неба, которую телескоп может наблюдать круглый год.

«Наши наблюдения с помощью телескопа Уэбба будут необходимы для лучшего понимания TOI-1452 b», — сказал Дойон. «Как только сможем, мы забронируем время на Уэббе для наблюдения за этим странным и прекрасным миром».