Найдена первая планета, у которой в одном полушарии всегда день, а в другом — ночь
В новом исследовании астрономы показали, что супер-земля LHS 3844b, находящаяся на расстоянии 48,5 световых лет от Земли, находится с состоянии приливной синхронизации или приливной блокировки, при которой одна сторона планеты всегда обращена к родительской звезде. Ученые считают, что многие экзопланеты точно так же «застряли», включая большинство планет-кандидатов, потенциально способных поддерживать жизнь.
«То, что было теорией, теперь, кажется, реальным», — говорит соавтор исследования Николас Коуэн, астроном из Университета Макгилла в Монреале, Канада.
Два разных полушария
Когда планета вращается недалеко от своей звезды, ее ближняя сторона испытывает гораздо более сильное притяжение, чем дальняя. Считается, что со временем эта разница притяжений или так называемая приливная сила, замедляет вращение планеты до тех пор, пока она не достигнет идеальной синхронизации. Это означает, что время, необходимое планете для одного оборота вокруг своей оси сравняется со временем необходимым для одного оборота вокруг звезды. То есть на такой планете день равен году. Считается, что Луна прошла этот процесс, и это объясняет почему у нее есть «обратная сторона», которая никогда не обращается к Земле.
Вероятно, многие экзопланеты имеют приливное соотношение 1:1 (день равен году) из-за их непосредственной близости к родительской звезде, но такое соотношение трудно доказать. Измерить орбиту экзопланеты несложно; а вот определить скорость ее вращение гораздо сложнее, особенно если у планеты есть атмосфера, которая скрывает ее поверхность.
Ученые давно наблюдают за LHS 3844b, которая находится недалеко от своей звезды. И теперь у них появились убедительные доказательства, что эта планета находится в приливной блокировке. В 2019 году исследователи с помощью космического телескопа Спитцер измерили интенсивность света, исходящего от этой планеты. Коуэн и его соавторы поняли, как по этим измерениям установить температуру поверхности планеты, обращенной к Земле, поскольку на планете, вероятно, нет атмосферы.
Планеты, которые не синхронизированы приливной блокировкой нагреваются в результате конфликта между их вращением и огромной приливной силой, создаваемой их звездой. Команда обнаружила, что поверхность LHS 3844b относительно холодная, как и следовало ожидать от синхронизированной планеты.
Гипотеза о приливной блокировке подтверждается
«Это наиболее убедительные доказательства, которые можно собрать с помощью существующих на данный момент измерений», — говорит Эмили Раушер, астрофизик-теоретик из Мичиганского университета в Анн-Арборе.
Астроном Эмили Уиттакер из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе отмечает, что авторы новой статьи предполагают, что у LHS 3844b нет атмосферы, но исследование 2022 года, соавтором которого является Уиттакер, допускает возможность, что у планеты может быть тонкая атмосфера, похожая на земную. Уиттакер говорит, что это может усложнить аргументацию новой статьи, но в целом она согласна с тем, что доказательства, представленные командой, действительно указывают на приливную блокировку.
В ближайшее время доказательства можно будет уточнить и проверить. «Джеймс Уэбб отлично подходит для этой цели», — говорит Коуэн. Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) позволит астрономам изучать вращение экзопланет, вращающихся немного дальше от своих звезд, чем LHS 3844b. Астрономы считают, что такие планеты, обладающие атмосферой и умеющие умеренную температуру, наиболее вероятные претенденты на «обитаемость».
Но что это за «обитаемость»? Коуэн только разводит руками: «В этих мирах нет приливов, сезонов или циклов дня и ночи. Можно ли в таких условиях добиться такого же разнообразия и сложности развития жизни, как на Земле? Понятия не имею».