Нові спостереження за спалахами від далеких зірок можуть допомогти в пошуку населених планет

Астрофізики використали космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), щоб зблизька розглянути летючу зірку. У новому дослідженні міжнародна група дослідників провела детальне дослідження чотирьох сонячних спалахів, які спалахнули навколо зірки TRAPPIST-1 — невеликого активного небесного тіла, розташованого приблизно в 40 світлових роках від Землі. Отримані дані можуть допомогти вченим шукати далекі планети, або «екзопланети», які схожі на наші і можуть навіть підтримувати життя.

«Завдяки JWST це перший випадок в історії, коли ми змогли шукати планети навколо інших зірок, які мають різновиди вторинної атмосфери, яку можна знайти навколо, скажімо, Землі, Венери чи Марса», — сказав Уорд Ховард, провідний автор нового дослідження та науковий співробітник NASA Sagan у відділі астрофізичних і планетарних наук CU Boulder.

Це полювання, однак, може бути трохи складним.

Говард пояснив, що більшість малих і кам’янистих світів, які вчені планують досліджувати за допомогою телескопа Вебба, обертаються навколо класу зірок, званих М-карликами, або червоними карликами. Це одні з найбільш вибухових зірок у галактиці. Візьмемо TRAPPIST-1, який містить сім відомих планет. Ця зірка ледь більша за Юпітер, але кілька разів на день вона генерує великі спалахи або яскраві та потужні викиди енергії, поширюючи радіацію далеко в космос. Сонце Землі, навпаки, відчуває спалахи подібного розміру лише раз на місяць.

У результаті споглядання планети навколо червоного карлика може бути схоже на фотографію друга в танцювальному клубі з пульсуючими вогнями.

У своїх нових дослідженнях Говард і його колеги вважають, що знайшли часткове рішення. За допомогою телескопа Webb, найсучаснішого телескопа, який коли-небудь запускався в космос, команда зафіксувала серію спалахів, що спалахували з TRAPPIST-1 протягом приблизно 27 годин. Дослідники розробили математичний метод для відділення світла від цих спалахів від звичайного випромінювання зірки. Це нагадує використання фільтра для видалення відблисків із фотографії смартфона.

Результат? Потенційно чіткіші зображення планет і їх атмосфер.

«Якщо ми хочемо дізнатися більше про екзопланети, — сказав Говард, — дуже важливо зрозуміти їхні зірки».

Дослідження було прийнято для публікації в The Astrophysical Journal і опубліковано в Інтернеті на arXiv перед друком. Спостереження, використані в дослідженні, були отримані в перший рік роботи телескопа Олівією Лім і Девідом Лафреньєром з Монреальського університету в рамках співпраці під назвою NEAT Collaboration.

Дорогоцінні планети

Вчені вже давно дивляться на TRAPPIST-1.

Ця зірка, яка знаходиться не надто далеко від Землі в галактичних термінах, є планетарною золотою жилою: вона містить три невеликі та скелясті світи, які спочивають у тому, що дослідники називають «зоною проживання» — регіоні навколо зірки, у якому вода може теоретично існують на поверхні планети. Астрофізики використовують телескоп Webb, щоб перевірити, чи зможуть вони винюхати сліди атмосфери навколо цих планет. (Лім провів нещодавнє дослідження, яке не виявило слідів атмосфери навколо однієї планети в системі під назвою TRAPPIST-1 b).

«Існує лише кілька зоряних систем, де ми маємо можливість шукати подібні атмосфери», — сказав Говард. «Кожна з цих планет справді дорогоцінна».

Говард зазначив, що оскільки екзопланети, такі як сім світів TRAPPIST-1, знаходяться так далеко, астрофізики можуть спостерігати за ними лише тоді, коли вони проходять перед своїми яскравими зірками. Але коли зірка така хаотична, як TRAPPIST-1, це стає важко.

«Якщо ви не враховуєте спалахи, ви можете виявити в атмосфері молекули, яких насправді немає, або неправильно визначити кількість речовини в атмосфері», — сказав він.

Гостріші спостереження

Це одна з причин, чому Говард і його колеги хотіли так уважно вивчити TRAPPIST-1.

Використовуючи телескоп Webb, дослідники вперше спостерігали спалахи від далекої зірки в певних довжинах хвиль інфрачервоного світла — типу випромінювання, на яке телескоп Webb особливо налаштований. Дані команди фіксують еволюцію цих чотирьох спалахів у вишуканих деталях, оскільки вони еволюціонували протягом кількох годин, стаючи все яскравішими і яскравішими, потім досягаючи піку й знову стаючи тьмяними.

Групі також вдалося відрізнити світло від спалахів TRAPPIST-1 від щоденного світіння зірки. Спираючись на ці дані, команда змогла видалити близько 80% світла від факелів зі своїх спостережень. Говард зазначив, що ці цифри не ідеальні, але результати команди повинні допомогти астрофізикам зібрати чіткіші та точніші дані про сім планет TRAPPIST-1. І дослідники могли б застосувати свій підхід до інших схожих зоряних систем поблизу Землі.

«З TRAPPIST-1 ми маємо справді чудову можливість побачити, як виглядала б планета розміром із Землю навколо червоного карлика», — сказав Говард.