Астрономы впервые обнаружили атмосферу у скалистой планеты в обитаемой зоне

На этом изображении, созданном художником, экзопланета LHS 1140 b показана на переднем плане, окруженная богатой гелием атмосферой. Другая скалистая планета вращается вокруг той же холодной красной карликовой звезды вдалеке. Новое исследование предоставляет самые убедительные на сегодняшний день доказательства того, что LHS 1140 b сохранила атмосферу, что является важным шагом на пути к открытию землеподобных скалистых планет за пределами нашей Солнечной системы. Credit: Melissa Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

Астрономы совершили важный прорыв в поисках жизни за пределами Земли, обнаружив атмосферу у скалистой планеты земного типа, расположенной в обитаемой зоне другой звезды.

Это открытие является самым веским доказательством того, что планеты с температурой и составом, в целом схожими с земными, могут существовать за пределами нашей Солнечной системы, сохраняя при этом условия, потенциально пригодные для жизни.

«Атмосфера необходима для поддержания жизни в том виде, в каком мы ее знаем», — заявил ведущий автор исследования Коллин Черубим, недавно получивший докторскую степень по наукам о Земле и планетах в Гарвардском университете.

«Это первый случай, когда кто-либо обнаружил атмосферу у скалистой планеты в обитаемой зоне другой звезды».

Гелий раскрывает атмосферу экзопланеты

Исследование, опубликованное 16 июля в журнале Science, описывает наблюдения гелия, покидающего атмосферу LHS 1140 b — скалистой экзопланеты, расположенной примерно в 48 световых годах от Земли. Этот сигнал подтверждает более ранние теоретические прогнозы о наличии у планеты атмосферы.

LHS 1140 b вращается вокруг красного карлика в его обитаемой зоне — области вокруг звезды, где температуры и другие условия могут позволить жидкой воде оставаться на поверхности планеты.

Ученые обнаружили тысячи экзопланет, включая несколько скалистых миров в обитаемых зонах. Однако подтверждение наличия атмосферы у этих планет было одной из самых сложных задач в исследовании экзопланет.

«Двадцать лет назад мы задавались вопросом, существуют ли вообще другие планеты земного типа», — сказал Робин Вордсворт, профессор Гарварда и один из научных руководителей Черубима. «Затем мы узнали, что они распространены, и нашли некоторые из них в обитаемой зоне. Следующим вопросом было, удалось ли какой-нибудь из них сохранить атмосферу. Теперь мы знаем, что как минимум одна смогла».

Скалистый мир, сохранивший свою атмосферу

Предыдущие исследования выявили скалистые планеты, вращающиеся в обитаемых зонах своих звезд. Однако это исследование является первым, которое ясно показывает, что один из таких миров обладает атмосферой, которая, возможно, сохранялась миллиарды лет.

Черубим и его коллеги разработали теоретическую модель, предсказывающую, что верхние слои атмосферы LHS 1140 b содержат большое количество гелия, который медленно улетучивается в космос.

Исследователи проверили это предсказание с помощью спектрографа WINERED в обсерватории Магеллана в Чили. Их наблюдения использовали необычное событие, когда LHS 1140 b и другая планета пересекли диск своей звезды в течение одной ночи.

Вторая планета не показала признаков атмосферы. Однако LHS 1140 b дала четкий сигнал утекающего гелия, что является доказательством того, что она все еще сохраняет атмосферу.

Прогноз, подтвержденный данными телескопа

Научный руководитель Черубима Дэвид Шарбонно, глава астрономического факультета Гарварда, поначалу сомневался, что план удастся. Прогноз был основан на математической модели, и такой сигнал никогда ранее не наблюдался у скалистого мира.

Результаты изменили его мнение.

«Коллин проанализировал известные нам планеты и предсказал, что у этой будет гелиевая атмосфера, — сказал Шарбонно. — Затем он организовал время для наблюдений на телескопе, получил данные, и обнаружение было статистически незыблемым».

Открытие показывает, что астрономы, возможно, смогут изучать атмосферы скалистых экзопланет с Земли, наблюдая за газами, улетучивающимися в космос.

Многообещающая цель в поисках жизни

Астрономы оценивают, что атмосфера LHS 1140 b существует уже более трех миллиардов лет. Такая долговечность делает планету особенно многообещающей целью для дальнейших наблюдений.

Черубим надеется определить полный химический состав атмосферы и в конечном итоге выяснить, есть ли на планете поверхностные океаны или другие особенности, связанные с обитаемостью. Он и его коллеги также планируют использовать модель для поиска других скалистых миров с атмосферами.

«Это была валидация модели, и, надеюсь, это лишь первое из множества будущих наблюдений», — сказал он.

Источники:

Материалы предоставлены Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

Collin Cherubim, Shreyas Vissapragada, Tim Cunningham, Annabella G. Meech, David Charbonneau, Robin Wordsworth, Aaron Householder, Johanna Teske, Leonardo A. Dos Santos, Nicole L. Wallack, William Misener, Zifan Lin, Andrew McWilliam, Michael Zhang, Jason A. Dittmann, Mercedes López-Morales. Helium escaping from the atmosphere of a nearby rocky exoplanet orbiting in a habitable zone. Science, 2026; DOI: 10.1126/science.aea9708