K2-18 b

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
K2-18 b
Экзопланета
Художественное представление планеты K2-18 b (справа), вращающейся вокруг звезды K2-18 (слева). В центре показана предполагаемая планета K2-18 c.
Художественное представление планеты K2-18 b (справа), вращающейся вокруг звезды K2-18 (слева). В центре показана предполагаемая планета K2-18 c.
Родительская звезда
Звезда K2-18
Элементы орбиты
Большая полуось (a) 0.1591 ± 0.0004[1] а. е.
Эксцентриситет (e) 0
Орбитальный период (P) 32,93962[2] д.
Наклонение (i) 89,5785 ± 0,0079 °[5][6][…]
Аргумент перицентра (ω) −5,7 ± 46,4 °[7]
Физические характеристики
Масса (m) 8,63 ± 1,35[3] M⊕
Радиус(r) 2,711 ± 0,065[2] R⊕
Температура (T) 265 ± 5 K
Информация об открытии
Дата открытия 2015
Первооткрыватель(и) Кеплер[4]
Метод обнаружения Транзитный метод
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Логотип Викиданных Информация в Викиданных ?

K2-18 b, также EPIC 201912552 b — экзопланета у красного карлика K2-18. Находится на расстоянии 124 световых года от Земли, обращается вокруг звезды за 33 дня и, возможно, содержит в атмосфере воду. По массе классифицируется как суперземля[8]. Слишком низкая средняя плотность 2,4 ± 0,4 г/см³ говорит о том, что эта планета скорее всего является мининептуном[3]. Однако, спектроскопические данные допускают, что планета может являться гикеаном[9].

В 2019 году два независимых научных исследования, объединив данные космических телескопов Kepler, Спитцер и Хаббл, пришли к выводу, что в атмосфере K2-18 b существует значительное количество водяного пара. У экзопланеты, находящейся в зоне обитаемости, это было обнаружено впервые[8][10][11].

В 2023 году планету наблюдал телескоп Джеймс Уэбб. В её атмосфере были обнаружены молекулы метана, углекислого газа, а также признаки возможного наличия диметилсульфида, что может свидетельствовать о существовании жизни в гипотетическом океане на её поверхности[12][13].

На Земле диметилсульфид в скольких-нибудь заметных количествах производят только живые организмы, однако в NASA подчеркнули, что вывод о присутствии диметилсульфида в атмосфере экзопланеты предварительный и требует дальнейшего подтверждения.

Хотя K2-18 b находится в обитаемой зоне и содержит углеродсодержащие молекулы, это не обязательно означает, что она пригодна для жизни. Большой размер планеты — в 2,6 раза больше Земли — означает, что планета, вероятно, имеет мантию изо «льда» высокого давления, как у Нептуна, но при этом более тонкую атмосферу, богатую водородом, и океан. Однако океан может быть слишком горячим, чтобы быть пригодным для жизни или быть жидким[14].

Открытие

[править | править код]

K2-18 b была обнаружена в 2015 году космическим телескопом Kepler, став одной из более чем 1200 экзопланет, обнаруженных во время миссии «Second Light», K2[15]. Планета обращается вокруг красного карлика (в настоящее время известного как K2-18) спектрального класса M2,8, который находится примерно в 124 световых годах от Земли. Планета была обнаружена по периодическому ослаблению блеска звезды, вызванному прохождением перед ней планеты, если смотреть с Земли[3][16][17]. Планета была обозначена «K2-18 b», так как это была восемнадцатая планета, обнаруженная во время миссии K2. Прогнозируемый относительно низкий контраст между планетой и её звездой-хозяином облегчит наблюдение за атмосферой K2-18 b в будущем[16]. Спектроскопические исследования 2019 года показали наличие в атмосфере планеты паров воды. Эти наблюдения с наибольшей вероятностью соответствуют модели гелиево-водородной атмосферы с водными облаками[18].

В 2017 году данные космического телескопа Спитцера подтвердили, что K2-18 b находится в обитаемой зоне звезды K2-18, а период её обращения (33 дня) достаточно короткий, чтобы можно было пронаблюдать множество её орбитальных циклов и улучшить статистическую значимость сигнала. Это привело к широкому интересу к K2-18 b и продолжению наблюдений за ней[19].

Более поздние исследования K2-18 b с помощью высокоточного радиального искателя планет (HARPS) и поиска M-карликов с высоким разрешением Calar Alto с помощью Exoearths с ближним инфракрасным и оптическим спектрографами Echelle Spectrographs (CARMENES) указывают на возможное наличие у звезды K2-18 второй планеты, K2-18 с, с расчётной массой 5,62 ± 0,84 М⊕ и расположенной ближе к звезде (период обращения 9 суток)[3]. Но эта планета ещё не подтверждена, а наблюдения, интерпретированные как признаки её наличия, могут объясняться звёздной активностью[1].

Местоположение

[править | править код]

Координаты K2-18 в Международной небесной системе отсчёта — прямое восхождение 11ч 30м 14.518с, склонение +07° 35′ 18.257″. Эта точка лежит в созвездии Льва, но за пределами его львиной фигуры[20]. При первом обнаружении расстояние К2-18 от Земли оценивалось в 110 световых лет (34 пк)[16]. Однако более точные данные из Gaia (проекта звёздного картирования) показали, что К2-18 находится на расстоянии 124,02 ± 0,26 световых лет (38,025 ± 0,079 пк). Это улучшенное измерение расстояния помогло уточнить свойства экзопланетной системы[3].

Физические характеристики

[править | править код]

K2-18 b обращается вокруг звезды K2-18 на расстоянии около 0,1429 а.е. (21,38 млн км), которая находится в зоне обитаемости красного карлика, 0,12-0,25 а.е. (18—37 млн км)[11]. Экзопланета имеет орбитальный период около 33 дней[19], который предполагает, что она всегда повёрнута к звезде одной стороной[21]. По оценкам, равновесная температура планеты составляет около 265±5К (-8 ± 5 °C)[3], и планета получает на 5 % больше света, чем Земля[2]. На основе данных, полученных инструментами HARPS и CARMENES, радиус K2-18 b был оценён в 2,71 ± 0,07 R⊕, а масса — в 8,63 ± 1,35 М⊕[3]. Исследователи установили, что средняя плотность планеты составляет 2,4 ± 0,4 г/см³. Скорее всего, она состоит в основном из воды и имеет толстую водородно-гелиевую атмосферу[2], что относит её к мининептунам. Согласно спектрам, полученным двумя группами исследователей, планета окружена атмосферой, состоящей в основном из водорода и гелия[4][22].

  • Представление художника о звёздной системе К2-18
  • Схема планетной системы K2-18, показывающая орбиты K2-18 b и неподтверждённого кандидата K2-18 c, а также зону обитаемости звезды
    Схема планетной системы K2-18, показывающая орбиты K2-18 b и неподтверждённого кандидата K2-18 c, а также зону обитаемости звезды

Атмосфера

[править | править код]
Внешние видеофайлы
Hubblecast Light об обнаружении водяного пара на K2-18b
(video/1:19; 11 сентября 2019)
Космический центр НАСА имени Годдарда об обнаружении водяного пара на K2-18b
(video/2:03; 11 сентября 2019)

В ходе дальнейших исследований с использованием космического телескопа Хаббла подтвердились результаты наблюдений Кеплера и Спитцера и было проведено дополнительное исследование атмосферы планеты. Два отдельных анализа данных Хаббла были опубликованы в 2019 году под руководством исследователей из Университета Монреаля и Университетского колледжа Лондона (UCL). Оба исследовали спектры звёздного света, проходящего через атмосферу планеты во время транзитов, и обнаружили, что K2-18 b имеет гелий-водородную атмосферу с высокой концентрацией водяного пара от 20 % до 50 %, достаточно высокой для образования облаков[10][11][23]. Исследование под руководством UCL было опубликовано 11 сентября 2019 года в журнале Nature Astronomy; исследование, проведённое Университетом Монреаля и ещё не прошедшее рецензирование, было опубликовано днём ранее на сервере препринтов arXiv.org[21]. Анализ группы под руководством UCL обнаружил воду со статистической значимостью 3,6 стандартных отклонений, что эквивалентно доверительному уровню 99,97 %[11].

Это была первая суперземля (гикеан) в обитаемой зоне с обнаруженной атмосферой[11] и первое открытие воды на экзопланете в обитаемой зоне[8][10]. Вода ранее была обнаружена в атмосферах экзопланет нежилой зоны, таких как HD 209458 b, XO-1 b, WASP-12 b, WASP-17 b и WASP-19 b[24][25][26].

Астрономы подчеркнули, что открытие воды в атмосфере K2-18 b не означает, что планета может поддерживать жизнь или даже быть пригодной для обитания, поскольку ей, вероятно, не хватает твёрдой поверхности или атмосферы, которая может поддерживать жизнь. Тем не менее, нахождение воды в обитаемой зоне экзопланеты помогает понять, как формируются планеты[8]. Ожидается, что K2-18 b будет наблюдаться с помощью космического телескопа ARIEL, который должен быть запущен в 2028 году. Он будет нести приборы, предназначенные для определения состава атмосфер экзопланет[10].

В 2023 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» открыл в атмосфере планеты молекулы метана, углекислого газа и, возможно, диметилсульфида, который на Земле производится в природе только живыми организмами[14]. В апреле 2024 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» приступил к дополнительным углубленным наблюдениям K2-18 b с целью выявления других биосигнатур и подтверждения присутствия диметилсульфида в её атмосфере, результаты исследования потребуют обработки и будут опубликованы лишь через несколько месяцев[27].

Моделирование

[править | править код]

В феврале 2020 года команда кембриджских астрофизиков из Великобритании смоделировала внутреннее строение K2-18 b по имеющимся данным. В ходе анализа стало понятно, что условия для жизни на ней очень маловероятны[28][29].

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 Sarkis, Paula; Henning, Thomas; Kürster, Martin; Trifonov, Trifon; Zechmeister, Mathias; Tal-Or, Lev; Anglada-Escudé, Guillem; Hatzes, Artie P.; Lafarga, Marina; Dreizler, Stefan; Ribas, Ignasi; Caballero, José A.; Reiners, Ansgar; Mallonn, Matthias; Morales, Juan C.; Kaminski, Adrian; Aceituno, Jesús; Amado, Pedro J.; Béjar, Victor J. S.; Hagen, Hans-Jürgen; Jeffers, Sandra; Quirrenbach, Andreas; Launhardt, Ralf; Marvin, Christopher; Montes, David. The CARMENES Search for Exoplanets around M Dwarfs: A Low-mass Planet in the Temperate Zone of the Nearby K2-18 (англ.) // The Astronomical Journal. — IOP Publishing, 2018. — Vol. 155, no. 6. — P. 257. — doi:10.3847/1538-3881/aac108. — Bibcode: 2018AJ....155..257S. — arXiv:1805.00830.
  2. ↑ 1 2 3 4 Confirmation of the radial velocity super-Earth K2-18c with HARPS and CARMENES. A&A 621, A49 (2019). Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 16 февраля 2020 года.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Cloutier, R.; Astudillo-Defru, N.; Doyon, R.; Bonfils, X.; Almenara, J.-M.; Bouchy, F.; Delfosse, X.; Forveille, T.; Lovis, C.; Mayor6, M.; Menou1, K.; Murgas, F.; Pepe, F.; Santos, N. C.; Udry, S.; Wünsche, A. Confirmation of the radial velocity super-Earth K2-18c with HARPS and CARMENES (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2019. — 7 January (vol. 621). — P. A49. — doi:10.1051/0004-6361/201833995. — Bibcode: 2019A&A...621A..49C. — arXiv:1810.04731.
  4. ↑ 1 2 Cloutier, R.; Astudillo-Defru, N.; Doyon, R.; Bonfils, X.; Almenara, J.-M.; Benneke, B.; Bouchy, F.; Delfosse, X.; Ehrenreich, D.; Forveille, T.; Lovis, C.; Mayor, M.; Menou, K.; Murgas, F.; Pepe, F.; Rowe, J.; Santos, N. C.; Udry, S.; Wünsche, A. Characterization of the K2-18 multi-planetary system with HARPS. A habitable zone super-Earth and discovery of a second, warm super-Earth on a non-coplanar orbit (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2017. — Vol. 608, no. 35. — P. A35. — doi:10.1051/0004-6361/201731558. — Bibcode: 2017A&A...608A..35C. — arXiv:1707.04292. Архивировано 12 августа 2018 года.
  5. ↑ Benneke B., Werner M., Petigura E., Knutson H., Dressing C., Crossfield I. J. M., Beichman C., Schlieder J. E., Gorjian V., Krick J. et al. Spitzer observations confirm and rescue the habitable-zone super-Earth K2-18b for future characterization (англ.) // The Astrophysical Journal / E. Vishniac — IOP Publishing, 2017. — Vol. 834, Iss. 2. — P. 187–187. — ISSN 0004-637X; 1538-4357 — doi:10.3847/1538-4357/834/2/187 — arXiv:1610.07249
  6. ↑ Cloutier R., Astudillo-Defru N., Doyon R., Bonfils X., J.-M. Almenara, Benneke B., Bouchy F., Delfosse X., Ehrenreich D., Forveille T. et al. Characterization of the K2-18 multi-planetary system with HARPS. A habitable zone super-Earth and discovery of a second, warm super-Earth on a non-coplanar orbit (англ.) // Astronomy and Astrophysics / T. Forveille — EDP Sciences, 2017. — Vol. 608. — P. 35–35. — ISSN 0004-6361; 0365-0138; 1432-0746; 1286-4846 — doi:10.1051/0004-6361/201731558 — arXiv:1707.04292
  7. ↑ Sarkis P., Henning T., Kürster M., Trifonov T., Zechmeister M., Lafarga M., Anglada-Escudé G., Ribas I., Caballero J. A., Reiners A. et al. The CARMENES Search for Exoplanets around M Dwarfs: A Low-mass Planet in the Temperate Zone of the Nearby K2-18 (англ.) // The Astronomical Journal / J. G. III, E. Vishniac — New York: IOP Publishing, AAS, University of Chicago Press, AIP, 2018. — Vol. 155, Iss. 6. — P. 257. — ISSN 0004-6256; 1538-3881 — doi:10.3847/1538-3881/AAC108 — arXiv:1805.00830
  8. ↑ 1 2 3 4 Ghosh, Pallab Water found for first time on 'potentially habitable' planet. BBC News (12 сентября 2019). Дата обращения: 13 сентября 2019. Архивировано 12 сентября 2019 года.
  9. ↑ «Джеймс Уэбб» отыскал в атмосфере гикеана следы дисульфида. Дата обращения: 16 сентября 2023. Архивировано 18 сентября 2023 года.
  10. ↑ 1 2 3 4 Greshko, Michael Water found on a potentially life-friendly alien planet. National Geographic (11 сентября 2019). Дата обращения: 11 сентября 2019. Архивировано 11 сентября 2019 года.
  11. ↑ 1 2 3 4 5 Tsiaras, Angelos; Waldmann, Ingo P.; Tinetti, Giovanna; Tennyson, Jonathan; Yurchenko, Sergey N. Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b (англ.) // Nature Astronomy[англ.] : journal. — 2019. — 11 September. — P. 1—6. — doi:10.1038/s41550-019-0878-9. — Bibcode: 2019arXiv190905218T. — arXiv:1909.05218. Архивировано 13 сентября 2019 года.
  12. ↑ Ghosh, Pallab Tantalising sign of possible life on faraway world. BBC News (12 сентября 2023). Дата обращения: 14 сентября 2023. Архивировано 13 сентября 2023 года.
  13. ↑ James Webb Space Telescope [NASAWebb]. The Webb telescope has detected carbon dioxide and methane in the atmosphere of exoplanet K2-18 b, a potentially habitable world over 8 times bigger than Earth. Webb’s data suggests the planet might be covered in ocean, with a hydrogen-rich atmosphere: go.nasa.gov/3sGKNLe. [твит]. Твиттер (11 сентября 2023).
  14. ↑ 1 2 Webb Discovers Methane, Carbon Dioxide in Atmosphere of K2-18 b. NASA (11 сентября 2023). Дата обращения: 14 сентября 2023. Архивировано 14 сентября 2023 года.
  15. ↑ "NASA's Kepler Mission Announces Largest Collection of Planets Ever Discovered" (Press release). NASA. 2016-05-10. Архивировано 6 сентября 2019. Дата обращения: 11 сентября 2019. {{cite press release}}: Указан более чем один параметр |accessdate= and |access-date= (справка); Указан более чем один параметр |archivedate= and |archive-date= (справка); Указан более чем один параметр |archiveurl= and |archive-url= (справка)
  16. ↑ 1 2 3 Montet, Benjamin T.; Morton, Timothy D.; Foreman-Mackey, Daniel; Johnson, John Asher; Hogg, David W.; Bowler, Brendan P.; Latham, David W.; Bieryla, Allyson; Mann, Andrew W. Stellar and Planetary Properties of K2 Campaign 1 Candidates and Validation of 17 Planets, Including a Planet Receiving Earth-like Insolation (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2015. — 5 August (vol. 809, no. 1). — P. 25. — doi:10.1088/0004-637X/809/1/25. — Bibcode: 2015ApJ...809...25M. — arXiv:1503.07866.
  17. ↑ Foreman-Mackey, Daniel; Montet, Benjamin T.; Hogg, David W.; Morton, Timothy D.; Wang, Dun; Schoelkopf, Bernhard. A systematic search for transiting planets in the K2 data (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2015. — 18 June (vol. 806, no. 2). — P. 215. — doi:10.1088/0004-637x/806/2/215. — Bibcode: 2015ApJ...806..215F. — arXiv:1502.04715.
  18. ↑ Benneke, Björn; Wong, Ian; Piaulet, Caroline; Knutson, Heather A.; Crossfield, Ian J. M.; Lothringer, Joshua; Morley, Caroline V.; Gao, Peter; Greene, Thomas P.; Dressing, Courtney; Dragomir, Diana; Howard, Andrew W.; McCullough, Peter R.; Fortney, Eliza M. -R. Kempton Jonathan J.; Fraine, Jonathan (2019). "Water Vapor on the Habitable-Zone Exoplanet K2-18b". arXiv:1909.04642 [astro-ph.EP].
  19. ↑ 1 2 Benneke, Björn; Werner, Michael; Petigura, Erik; Knutson, Heather; Dressing, Courtney; Crossfield, Ian J. M.; Schlieder, Joshua E.; Livingston, John; Beichman, Charles; Christiansen, Jessie; Krick, Jessica; Gorjian, Varoujan; Howard, Andrew W.; Sinukoff, Evan; Ciardi6, David R.; Akeson, Rachel L. Spitzer Observations Confirm and Rescue the Habitable-zone Super-earth K2-18b for Future Characterization (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2017. — 12 January (vol. 834, no. 2). — P. 187. — doi:10.3847/1538-4357/834/2/187. — Bibcode: 2017ApJ...834..187B. — arXiv:1610.07249.
  20. ↑ K2-18 -- High proper-motion Star. SIMBAD. Дата обращения: 12 сентября 2019. Архивировано 22 сентября 2019 года.
  21. ↑ 1 2 Wall, Mike (2019-09-11). "The Water Vapor Find on 'Habitable' Exoplanet K2-18 b Is Exciting — But It's No Earth Twin". Space.com. Архивировано 14 мая 2020. Дата обращения: 12 сентября 2019. Tsiaras and his colleagues published their results today (Sept. 11) in the journal Nature Astronomy. The other research team, led by Björn Benneke of the Université de Montréal, posted its paper on the online preprint site arXiv.org Tuesday. The study by Benneke et al. has not yet been peer-reviewed. {{cite news}}: Указан более чем один параметр |accessdate= and |access-date= (справка)
  22. ↑ Водяной пар в атмосфере мини-нептуна K2-18 b. Дата обращения: 16 сентября 2019. Архивировано 29 апреля 2014 года.
  23. ↑ Grossman, Lisa (2019-09-11). "This may be the first known exoplanet with rain and clouds of water droplets". ScienceNews. Архивировано 14 мая 2020. Дата обращения: 11 сентября 2019. {{cite news}}: Указан более чем один параметр |accessdate= and |access-date= (справка)
  24. ↑ Hubble Traces Subtle Signals of Water on Hazy Worlds. NASA (3 декабря 2013). Дата обращения: 4 декабря 2013. Архивировано 30 августа 2019 года.
  25. ↑ Deming, D.; Wilkins, A.; McCullough, P.; Burrows, A.; Fortney, J. J.; Agol, E.; Dobbs-Dixon, I.; Madhusudhan, N.; Crouzet, N.; Desert, J. M.; Gilliland, R. L.; Haynes, K.; Knutson, H. A.; Line, M.; Magic, Z.; Mandell, A. M.; Ranjan, S.; Charbonneau, D.; Clampin, M.; Seager, S.; Showman, A. P. Infrared Transmission Spectroscopy of the Exoplanets HD 209458b and XO-1b Using the Wide Field Camera-3 on the Hubble Space Telescope (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2013. — Vol. 774, no. 2. — P. 95. — doi:10.1088/0004-637X/774/2/95. — Bibcode: 2013ApJ...774...95D. — arXiv:1302.1141.
  26. ↑ Mandell, A. M.; Haynes, K.; Sinukoff, E.; Madhusudhan, N.; Burrows, A.; Deming, D. Exoplanet Transit Spectroscopy Using WFC3: WASP-12 b, WASP-17 b, and WASP-19 b (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2013. — Vol. 779, no. 2. — P. 128. — doi:10.1088/0004-637X/779/2/128. — Bibcode: 2013ApJ...779..128M. — arXiv:1310.2949.
  27. ↑ «Джеймс Уэбб» начал изучать экзопланету К2-18b, в атмосфере которой найдены признаки жизни - Лайфхакер
  28. ↑ The interior and atmosphere of the habitable-zone exoplanet K2-18b. Дата обращения: 3 марта 2020. Архивировано 3 марта 2020 года.
  29. ↑ Необитаемая планета K2-18 b. Дата обращения: 19 сентября 2019. Архивировано 29 апреля 2014 года.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=K2-18_b&oldid=140132888