Астрономи откриха планета с атмосфера и шанс за живот само на 48 светлинни години

Астрономи са открили при LHS 1140 b – суперземя, намираща се на разстояние от около 48 светлинни години от нас признаци за хелий, излъчван в космоса. Планетата се върти в обитаемата зона на студено червено джудже, поради което този сигнал се превърна в едно от най-убедителните доказателства за наличието на атмосфера около този умерено нагрят скалист свят.

LHS 1140 b е приблизително 1,7 пъти по-голяма от Земята по радиус и 5,6 пъти по-тежка. Пълният оборот около звездата ѝ отнема 24,7 дни, а планетата получава около 43% от енергията, която Земята получава от Слънцето. Изчислената равновесна температура е приблизително 226K, или около -47°C, но реалната температура на повърхността на планетата силно зависи от атмосферата, облаците и разпределението на топлината между дневната и нощната страна.

Астрономите не са търсили газа директно, а чрез промените в светлината на звездата, когато планетата преминава пред нейния диск. При такава транзитна спектроскопия част от звездната светлина преминава през външните слоеве на атмосферата, а различните атоми и молекули поглъщат определени дължини на вълните. При наблюденията през 2024 година инфрачервеният спектрограф WINERED регистрира поглъщане около 1,083 микрометра, където се намира характерната група линии на възбудения хелий.

Дълбочината на най-силната част от сигнала достига приблизително 1,24%. Поглъщането се наблюдавало не само по време на самото преминаване на планетата пред диска на звездата, но и малко преди това, което авторите свързват с обширния облак от газ около LHS 1140 b. Според модела такъв слой се простира значително над видимия радиус на планетата и постепенно губи материя в космоса.

Изчисленията на авторите предполагат, че горната атмосфера е богата на хелий и почти лишена от водород. По-лекият водород е могъл да се изпари по-бързо в продължение на милиарди години, докато кислородът, въглеродът, азотът и други по-тежки компоненти са останали в долните слоеве. Моделът дава скорост на загуба на вещество от порядъка на няколкостотин милиона грама в секунда, а температурата на разредения газ високо над планетата може да надвиши 5000 К поради въздействието на рентгеновото и ултравиолетовото излъчване на звездата.

Тази картина съвпада с по-ранни наблюдения на LHS 1140 b. Анализът на данните от телескопа „Джеймс Уеб“ не подкрепи версията за дебела водородна обвивка и остави като един от най-интересните сценарии свят, богат на вода, с по-тежка атмосфера. Други изчисления допускат, че водата може да съставлява приблизително 10-20% от масата на планетата. Конкретният състав на атмосферата близо до повърхността все още не е измерен, а азотът, въглеродният диоксид и водната пара засега фигурират предимно в моделите.

Основният проблем е възникнал при повторната проверка. По време на новото наблюдение WINERED през 2025 година предишният хелиев сигнал вече не е бил налице. Авторите на първоначалната работа обясниха разминаването с възможна променливост на изтичането на газ: интензивността на нагряването на горната атмосфера може да се променя заедно с рентгеновото и ултравиолетовото излъчване на звездата.

По-късно съмненията се засилили. Две отделни групи преразгледаха архивните данни за преминаванията на LHS 1140 b, заснети от телескопа „Джеймс Уеб“ в периода от 2023 до 2026 година. В четири наблюдения учените са не успели да открият поглъщане на хелий, а още един независим анализ стигна до същия резултат и посочи, че част от първоначалния сигнал потенциално е могла да възникне поради променливостта на самата звезда или условията на наземните наблюдения. И двете изследвания засега са публикувани като препринти и не отменят автоматично първоначалния резултат, тъй като нито едно наблюдение на „Джеймс Уеб“ не е било проведено едновременно с откритието от 2024 година.

Дори ако наличието на атмосфера на LHS 1140 b бъде окончателно потвърдено, не може да се говори за откриване на живот. Обитаемата зона означава само, че при подходящи атмосферни условия на повърхността теоретично може да съществува течна вода. Нито самият хелий, нито предполагаемият океан са биологични признаци. Ценността на LHS 1140 b е в друго: сравнително близката планета позволява да се провери дали малките светове около червените джуджета са способни да запазят плътна газова обвивка и вода в продължение на милиарди години.

В същата система се намира LHS 1140 c – по-малка планета, която получава значително повече лъчение от звездата. Първоначалните наблюдения не показаха подобен хелиев сигнал при нея. Новите високоточни измервания на LHS 1140 b сега трябва да изяснят дали астрономите наистина са уловили кратък епизод на атмосферно изтичане или са сбъркали променливия сигнал на звездата и апаратурата с газ от далечна планета.