תגלית העל-אדמה של ווב: עולם פוטנציאלי למגורים במרחק של 48 שנות אור בלבד

צוות של אסטרונומים גילה תגלית מרגשת על הממוזג אקסופלנט LHS 1140 b: זה יכול להיות "על-אדמה" מבטיח מכוסה בקרח או במים.

LHS 1140 b, פעם נחשב למיני-נפטוןנחשב כיום לסופר-אדמה אפשרי עם אטמוספירה עשירה בחנקן, כפי שהוצע על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב נתונים. ממוקם באזור ראוי למגורים, עשויים להיות לו תנאים נוחים למים נוזליים, מה שהופך אותו למוקד מרכזי למחקרים אסטרוביולוגיים עתידיים.

כשזה התגלה לראשונה, אסטרונומים שיערו שהכוכב החיצוני LHS 1140 b עשוי להיות מיני נפטון. זה אומר שזה יהיה כוכב לכת גזי במהותו, אבל קטן מאוד בהשוואה לנפטון. עם זאת, לאחר ניתוח נתונים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) שנאסף בדצמבר 2023 – בשילוב עם נתונים קודמים מטלסקופי חלל אחרים כגון שפיצר, האבל ו- TESS – מדענים הגיעו למסקנה שונה מאוד.

נמצא במרחק של כ-48 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים Cetus, נראה כי LHS 1140 b הוא אחד מכוכבי הלכת החיצוניים המבטיחים ביותר באזור המגורים של הכוכב שלו, והוא עשוי להכיל אטמוספירה ואפילו אוקיינוס ​​של מים נוזליים. התוצאות של תגלית זו של אסטרונומים מאוניברסיטת מונטריאול זמינות ב-ArXiv ויתפרסמו בקרוב ב- ה מכתבי יומן אסטרופיזיים.

אקסופלנט באזור 'הזהבה'

LHS 1140 b, כוכב הלכת החיצוני המקיף כוכב ננס אדום בעל מסה נמוכה, בערך חמישית מגודל השמש, כבש את המדענים בשל היותו אחד מכוכבי הלכת הקרובים ביותר למערכת השמש שלנו הנמצאת באזור המגורים של הכוכב שלו. לכוכבי הלכת שנמצאים ב"אזור הזהב" הזה יש טמפרטורות שיאפשרו למים להתקיים עליהם בצורה נוזלית – מים נוזליים הם מרכיב חיוני לחיים כפי שאנו מכירים אותם על כדור הארץ.

מוקדם יותר השנה, חוקרים בראשות Charles Cadieux, Ph.D. סטודנט ב-UdeM Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) בפיקוח פרופסור רנה דויון, דיווח על הערכות מסה ורדיוס חדשות עבור LHS 1140 b עם יוצאי דופן דיוקדומה לאלו של כוכבי הלכת הידועים של TRAPPIST-1: פי 1.7 מגודל כדור הארץ ופי 5.6 מסה שלו.

אחת השאלות הקריטיות לגבי LHS 1140 b הייתה האם זה כוכב לכת מסוג מיני נפטון (ענק גז קטן עם אטמוספירה עבה עשירה במימן) או סופר-כדור הארץ (כוכב לכת סלעי גדול מכדור הארץ). תרחיש אחרון זה כלל את האפשרות של מה שנקרא "עולם היקאני" עם אוקיינוס ​​נוזלי גלובלי עטוף באטמוספירה עשירה במימן, אשר יציג אות אטמוספרי מובהק שניתן יהיה לצפות בו באמצעות טלסקופ ווב רב עוצמה.

תובנות חדשות מ-Webb Data

באמצעות תהליך תחרותי ביותר, צוות האסטרונומים השיג "זמן שיקול דעת של הבמאי" (DDT) בעל ערך רב ב-Webb בדצמבר האחרון, שבמהלכו נצפו שני מעברים של LHS 1140 b עם NIRISS (תמונה קרובה לאינפרא אדום וספקטרוגרף חריצים) הקנדי. כלי. תוכנית DDT זו היא רק השנייה המוקדשת לחקר כוכבי לכת חיצוניים במהלך כמעט שנתיים של פעילותו של ווב, מה שמדגיש את החשיבות וההשפעה הפוטנציאלית של ממצאים אלה.

ניתוח של תצפיות אלה הוציא בתוקף את תרחיש המיני-נפטון, עם ראיות מעוררות המצביעות על כך שכוכב הלכת האקסו-פלנט LHS 1140 b הוא כדור-על שאולי יש בו אפילו אטמוספירה עשירה בחנקן. אם תוצאה זו תאושר, LHS 1140 b יהיה כוכב הלכת הממוזג הראשון שמראה עדות לאטמוספרה משנית, שנוצרה לאחר היווצרותו הראשונית של כוכב הלכת.

הערכות המבוססות על כל הנתונים שהצטברו מגלות ש-LHS 1140 b פחות צפוף מהצפוי עבור כוכב לכת סלעי בעל הרכב דמוי כדור הארץ, מה שמצביע על כך ש-10 עד 20 אחוז מהמסה שלו עשויים להיות מורכבים ממים. תגלית זו מצביעה על כך ש-LHS 1140 b הוא עולם מים משכנע, שכנראה דומה לכדור שלג או כוכב קרח עם פוטנציאל של אוקיינוס ​​נוזלי בנקודה התת-כוכבית, האזור של פני הכוכב שיפנה תמיד לכוכב המארח של המערכת בשל הסיבוב הסינכרוני הצפוי של כוכב הלכת (בדומה לירח כדור הארץ).

"מכל כוכבי לכת אקזו-כוכבים ממוזגים המוכרים כיום, LHS 1140 b יכול בהחלט להיות ההימור הטוב ביותר שלנו לאשר יום אחד בעקיפין מים נוזליים על פני עולם זר מעבר למערכת השמש שלנו", אמר קאדיו, המחבר הראשי של המחקר החדש. "זה יהיה אבן דרך מרכזית בחיפוש אחר כוכבי לכת פוטנציאליים שניתן למגורים."

נוכחות אפשרית של אווירה ואוקיינוס

למרות שזו עדיין רק תוצאה טנטטיבית, נוכחות של אטמוספירה עשירה בחנקן על LHS 1140 b תצביע על כך שהכוכב שמר על אטמוספירה משמעותית, ויצר תנאים שעשויים לתמוך במים נוזליים. תגלית זו מעדיפה את תרחיש עולם המים/כדור השלג בתור הסביר ביותר.

דגמים נוכחיים מצביעים על כך שאם ל-LHS 1140 b יש אטמוספרה דמוית כדור הארץ, זה יהיה כוכב לכת כדור שלג עם אוקיינוס ​​עצום "בעין שור" בקוטר של כ-4,000 קילומטרים, שווה ערך למחצית משטח הפנים של האוקיינוס ​​האטלנטי. טמפרטורת פני השטח במרכז האוקיינוס ​​החייזרי הזה יכולה להיות אפילו 20 מעלות נוחות צֶלסִיוּס.

האווירה הפוטנציאלית של LHS 1140 b והתנאים הנוחים למים נוזליים הופכים אותו למועמד יוצא דופן למחקרי חיים עתידיים. כוכב הלכת הזה מספק הזדמנות ייחודית לחקור עולם שיכול לתמוך בחיים, בהתחשב במיקומו באזור המגורים של הכוכב שלו ובסבירות שיש לו אטמוספירה שיכולה לשמור על חום ולתמוך באקלים יציב.

עוד כמה שנים של התבוננות

אישור הנוכחות וההרכב של האטמוספירה של LHS 1140 b והבחנה בין כוכב הלכת כדור השלג לתרחישים של כוכבי הלכת האוקיינוס ​​בול מצריכים תצפיות נוספות. צוות המחקר הדגיש את הצורך במדידות מעבר וליקוי נוספות באמצעות טלסקופ ווב, תוך התמקדות באות ספציפי שיכול לחשוף את נוכחותו של פחמן דו חמצני. תכונה זו חיונית להבנת הרכב האטמוספירה ולזיהוי גזי חממה פוטנציאליים שיכולים להצביע על תנאים ראויים למגורים על כוכב הלכת החיצוני.

"זיהוי אטמוספרה דמוית כדור הארץ על כוכב לכת ממוזג דוחף את היכולות של ווב לגבולותיו – זה אפשרי; אנחנו רק צריכים הרבה זמן התבוננות", אמר דויון, שהוא גם החוקר הראשי של מכשיר NIRISS. "הרמז הנוכחי לאווירה עשירה בחנקן מבקש אישור עם נתונים נוספים. אנחנו צריכים לפחות עוד שנה של תצפיות כדי לאשר של-LHS 1140 b יש אטמוספרה, וכנראה עוד שנתיים או שלוש כדי לזהות פחמן דו חמצני". לדברי דויון, טלסקופ ווב כנראה יצטרך לצפות במערכת זו בכל הזדמנות אפשרית במשך מספר שנים כדי לקבוע אם ל-LHS 1140 b יש תנאי שטח ראויים למגורים.

בהתחשב בראות המוגבלת של LHS 1140 b עם Webb – מקסימום של שמונה ביקורים בשנה אפשריים – אסטרונומים ידרשו מספר שנים של תצפיות כדי לזהות פחמן דו חמצני ולאשר את נוכחותם של מים נוזליים על פני כדור הארץ.

Cadieux הוא דוקטורנט ב-Trottier Institute for Research on Exoplanets של אוניברסיטת דה מונטריאול (iREx).

חוקרים אחרים של iREx שתרמו למאמר זה הם רנה דויון (UdeM), Étienne Artigau (UdeM), אוליביה לים (UdeM), מייקל רדיקה (UdeM), סלמה סלהי (UdeM), ליסה דאנג (UdeM), Loïc Albert (UdeM) , לואי-פיליפ קולומב (UdeM), ניקולס קואן (McGill), דיוויד לפרנייר (UdeM), Alexandrine L'Heureux (UdeM), קרוליין פיאול-Ghorayeb (UdeM), Björn Benneke (UdeM), ניל קוק (UdeM), ו Marylou Fournier-Tondreau (UdeM and אוניברסיטת אוקספורד). תורמים נוספים מבוססים מאוניברסיטת מישיגן, ה Centre National de Recherche Scientifique (צָרְפַת), נאס"א מרכז טיסות החלל גודארד, האוניברסיטה האמריקאית, אוניברסיטת מקגיל, אוניברסיטת מקמאסטר ואוניברסיטת טורונטו. Cadieux וצוות UdeM מכירים בתמיכה כספית מסוכנות החלל הקנדית למחקר זה.