Гисейские планеты могут быть местом обитания жизни, даже если они находятся за пределами того, что ученые считают обычной обитаемой зоной. Их плотная атмосфера может удерживать достаточно тепла, чтобы поддерживать температуру океанов, даже если они находятся не близко к своим звездам.
Астрономы нашли еще один из этих потенциальных миров под названием TOI-270 d.
Слово hycean представляет собой смесь слов «водород» и «океан» и описывает миры с поверхностными океанами и плотной, богатой водородом атмосферой. Ученые полагают, что они могут быть распространены среди красных карликов и могут быть обитаемы, хотя любая жизнь, существующая в гийском мире, будет водной.
Поскольку они содержат так много воды, учёные считают, что они больше, чем сопоставимые негийные планеты. Их больший размер делает их более легкими объектами для изучения атмосферы JWST. Хотя сейчас гицеанские миры в значительной степени являются гипотетическими, JWST возвещает новую эру в планетарной науке и, возможно, сможет доказать, что они действительно существуют.
Способность телескопа описывать атмосферу экзопланет может стать ключом к подтверждению их существования. Используя трансмиссионную спектроскопию, космический телескоп сможет наблюдать, как звездный свет проходит через их атмосферу, выявляя присутствие определенных важных химических веществ и даже биосигнатур.
Экзопланета TOI-270 d может быть гейским миром, и в новой статье представлены доказательства, подтверждающие это. Статья называется «Возможные условия Хайса в субнептуне TOI-270 d» и опубликована в журнале «Астрономия и астрофизика». Авторы — Монс Холмберг и Никку Мадхусудхан, оба из
Институт астрономии Кембриджского университета.
«JWST открыл новую эру в характеристиках атмосфер экзопланет умеренного пояса с малой массой благодаря недавнему обнаружению углеродсодержащих молекул в мире-кандидате Гиса K2-18 b», — пишут авторы. Это было важное открытие, и авторы этой статьи говорят, что JWST может показать нам больше об атмосферах экзопланет. В этой работе пара исследователей исследовала два субнептуна в системе TOI-270, когда они проходили мимо своего М-карлика. «Мы сообщаем о наших характеристиках атмосферы внешней планеты TOI-270 d, потенциального мира Хайса, с помощью трансмиссионной спектроскопии JWST…», — пишут они.
TOI-270 — звезда М-карлика (красного карлика) на расстоянии около 73 световых лет от нас. Известно, что красные карлики иногда сильно вспыхивают, что исключает возможность обитания на близлежащих планетах. Однако авторы описывают ТОЙ-270 как тихую звезду. На нем расположены три субнептуновые планеты, а пара крайних планет, TOI-270 c и d, являются кандидатами на гицеанские миры. ТОЙ-270 д считается самым сильным кандидатом.
TOI-270 d имеет массу около 4,2 массы Земли и около 2,1 радиуса Земли. Чтобы совершить один оборот по орбите, требуется чуть более 11 земных дней, и этот факт помогает в изучении атмосферы. Космический телескоп Хаббл недавно посмотрел на TOI-270 d, и его наблюдения показали, что там есть богатая водородом атмосфера с некоторыми свидетельствами присутствия H.2О. Эти результаты требуют дальнейшего изучения с помощью более мощного JWST.
Хотя ученые до сих пор не доказали существование гицеанских миров, они кое-что знают о химии их атмосфер. В океанском мире с плотной, богатой водородом атмосферой ученые ожидают найти сильные следы CH.4 (метан) и CO2 и никаких доказательств NH3 (аммиак.) Это то, что JWST обнаружил на K2-18b, хотя до сих пор неясно, является ли эта экзопланета гиевым миром.
Все планеты разные, но у каждого типа должно быть что-то общее. «Для миров Хайса наличие океана под тонкой атмосферой, богатой H2, можно предположить по увеличению содержания CO2, H2O и/или CH4 вместе с истощением NH3», — пишут авторы. Поскольку TOI-270 d является кандидатом в гицеанский мир, его спектроскопия должна быть аналогична другим кандидатам в гицеан, таким как K2-18b. «Поэтому для хайсийского кандидата TOI-270 d необходимы наблюдения за этими ключевыми молекулами, содержащими углерод, азот и кислород (CNO), чтобы оценить, является ли это хайсовским миром», — объясняют авторы статьи.
В октябре 2023 года JWST наблюдал TOI-270 b и d во время двух транзитов. Общая продолжительность наблюдений составила 5,3 часа. «Это редкое событие позволяет проводить трансмиссионную спектроскопию обеих планет», — пишут авторы.
«Наши результаты исследования атмосферы подтверждают вывод о богатой H2 атмосфере на TOI-270 d и дают ценную информацию о распространенности доминирующих молекул CNO», — объясняют авторы. Более того, их численность аналогична той, которую JWST обнаружил на K2-18 b, еще одном предполагаемом гайсевском мире.
Но когда дело доходит до воды, результаты менее однозначны. «Мы нашли лишь предварительные доказательства присутствия H2O, при этом значимость обнаружения и оценки численности различаются…», — пишут авторы. Обнаружение и содержание H2O в большей степени зависели от того, какой метод исследователи использовали для анализа данных.
Внешний вид КС2 (сероуглерод) в атмосфере ТОИ-270д интригует. Он считается обнаруживаемым биомаркером в атмосферах гицеанских миров, а также в богатых водородом атмосферах скалистых миров, хотя непосредственные источники также могут быть вулканическими или фотохимическими.
Атмосферный спектр также содержит намеки на C.2ЧАС6 (этан.) Этан может быть побочным продуктом фотохимических реакций с участием метана и других газов, в том числе биогенных. Его присутствие является еще одним показателем присутствия метана. Исследователи также отмечают, что содержание этана и сероуглерода значительно превышает теоретические предсказания. «Необходимы дополнительные наблюдения, чтобы жестко ограничить присутствие и распространенность обеих молекул», — пишут они.
Все, что исследователи могут сделать, это то, что TOI-720 d является кандидатом в гейский мир. Но хотя предыдущие наблюдения HST, которые намекали на его статус, показали наличие H2О в Н2Благодаря богатой атмосфере наблюдения JWST обеспечивают большую глубину. Более надежное обнаружение CH JWST4 и CO2, наряду с необнаружением NH3что делает его еще более сильным кандидатом в мир гейцев.
«Планета выделяется как многообещающий кандидат в Хайсе, что соответствует ее первоначальным предсказаниям, как мир с потенциалом для обитаемых океанов под атмосферой, богатой H2», — заключают авторы.
