Planeta pozasłoneczna krążąca wokół czerwonego karła odległego o 40 lat świetlnych od Ziemi może być nową kandydatką do miana „najlepszego miejsca do poszukiwania życia poza Układem Słonecznym”. Przy pomocy należącego do ESO instrumentu HARPS w Obserwatorium La Silla, a także innych teleskopów na całym świecie, międzynarodowy zespół astronomów odkrył „superziemię” na orbicie przebiegającej ją ekosferze wokół słabej gwiazdy LHS 1140. Ten świat jest nieco większy i znacznie masywniejszy od Ziemi oraz prawdopodobnie zachował większość swojej atmosfery. To, razem z faktem przechodzenia na tle swojej gwiazdy macierzystej, czyni go jednym z najciekawszych celów dla przyszłych badań atmosfer egzoplanet. Wyniki ukażą się 20 kwietnia 2017 r. w najnowszym numerze czasopisma „Nature”.
Nowo odkryta superziemia LHS 1140 b krąży w ekosferze wokół słabego czerwonego karła o nazwie LHS 1140, widocznego w konstelacji Wieloryba [1]. Czerwone karły są znacznie mniejsze i chłodniejsze od Słońca. Dlatego pomimo że LHS 1140 b znajduje się dziesięć razy bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia względem Słońca, otrzymuje od swojej gwiazdy zaledwie około połowę promieniowania, które dociera do Ziemi, dzięki czemu znajduje się w środku ekosfery. Orbita jest widoczna prawie „z boku” (patrzymy z Ziemi prawie w płaszczyźnie orbity planety LHS 1140 b), dlatego egzoplaneta przechodzi na tle swojej gwiazdy w każdym obiegu po orbicie, blokując nieco światła co 25 dni.
„Jest to najciekawsza planeta pozasłoneczna, którą widziałem od dekady” powiedział Jason Dittmann z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, USA), pierwszy autor publikacji. „Mamy małe szanse na lepszy cel do zrealizowania próby odpowiedzi na największe wyzwanie w nauce – poszukiwania dowodów istnienia życia poza Ziemią.”
„Aktualne warunki, jakie posiada czerwony karzeł, są szczególnie korzystne — LHS 1140 obraca się wolniej i emituje mniej wysokoenergetycznego promieniowania niż inne podobne mało masywne gwiazdy” wyjaśnia Nicola Astudillo-Defru z Obserwatorium Genewskiego (Szwajcaria), członek zespołu badawczego [2].
Dla życia takiego, jakie znamy, planeta musi mieć na powierzchni wodę w stanie ciekłym i posiadać atmosferę. Wiadomo, że gdy czerwone karły są młode, emitują promieniowanie, które może być niszczące dla atmosfer planet krążących wokół tych gwiazd. W tym przypadku, duży rozmiar planety oznacza, że przez miliony lat na powierzchni mógł istnieć ocean magmy. Wrzący ocean lawy mógł zasilać atmosferę parą długo po tym, jak gwiazda się uspokoiła do swojego obecnego, stabilnego stanu, uzupełniając wodę na planecie.
Odkrycie zostało dokonane początkowo przy pomocy infrastruktury MEarth – w ten sposób wykryto pierwsze oznaki, charakterystyczne pociemnienia światła, gdy egzoplaneta przeszła przed gwiazdą. Należący do ESO instrument HARPS, High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, dokonał następnie kluczowych obserwacji dodatkowych, które potwierdziły istnienie superziemi. HARPS pomógł także w zawężeniu okresu orbitalnego i pozwolił na wydedukowanie masy i gęstości planety [3].
Astronomowie szacują wiek planety na co najmniej pięć miliardów lat. Wywnioskowali także, że jej średnica jest 1,4 razy większa niż w przypadku Ziemi — wynosi prawie 18 000 kilometrów. Ale masa może być nawet siedem razy większa niż ziemska, co skutkuje znacznie większą gęstością i sugeruje, że planeta prawdopodobnie jest skalista, z gęstym jądrem żelaznym.
Ta superziemia może być najlepszą jak dotąd kandydatką dla przyszłych obserwacji w celu zbadania atmosfery, jeśli takową posiada. Dwóch europejskich członków grupy badawczej, Xavier Delfosse i Xavier Bonfils, obaj z CNRS i IPAG w Grenoble (Francja), podsumowują: „System LHS 1140 może okazać się jeszcze ważniejszym celem dla przyszłych badań nad własnościami planet w ekosferach niż Proxima b lub planety układu TRAPPIST- 1. To bardzo znaczący rok dla odkryć w dziedzinie planet pozasłonecznych!” [4] [5]
W szczególności, wyniki obserwacji przy pomocy należącego do NASA/ESA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (które zostaną wkrótce uzyskane) pozwolą na ustalenie ile dokładnie wysokoenergetycznego promieniowania dociera do LHS 1140 b. Wtedy zdolność obiektu do wspierania życia może zostać jeszcze bardziej skonkretyzowana.
Patrząc jeszcze dalej w przyszłość — gdy zaczną działać nowe teleskopy, takie jak budowany przez ESO Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT) — prawdopodobnie będziemy w stanie dokonywać szczegółowych obserwacji atmosfer egzoplanet, a LHS 1140 b jest wyjątkową kandydatką dla takich badań.
[1] Ekosfera jest zdefiniowana jako zakres orbit wokół gwiazdy, w przypadku których planeta posiada temperaturę odpowiednią do występowania wody w stanie ciekłym na powierzchni obiektu.
[2] Mimo że planeta znajduje się w strefie, w której życie takie jakie znamy, może potencjalnie istnieć, przypuszczalnie nie przebywała w tym obszarze aż do około 40 milionów lat po uformowaniu się czerwonego karła. W trakcie tej fazy egzoplaneta mogła być poddana aktywnej i zmiennej przeszłości swojej gwiazdy macierzystej. Młody czerwony karzeł może łatwo odrzeć wody atmosferę formującej się w jego pobliżu planety, prowadząc do niekontrolowanego efektu cieplarnianego, takiego jak na Wenus.
[3] Wysiłki te umożliwiły wykrycie innych tranzytów przez MEarth, tak aby astronomowie mogli ostatecznie potwierdzić detekcję planety.
[4] Planeta Proxima b (eso1629) jest znacznie bliżej Ziemi, ale prawdopodobnie nie dokonuje tranzytów na tle gwiazdy, co czyni bardzo trudnym ustalenie czy posiada atmosferę.
[5] W przeciwieństwie do systemu TRAPPIST-1 (eso1706), wokół LHS 1140 nie znaleziono innych egzoplanet. Wielo-planetarne systemy są uważane za powszechne wokół czerwonych karłów, zatem jest możliwe, że pozostałe planety nie zostały do tej pory wykryte, ponieważ są zbyt małe.
