Дослідники знайшли докази існування нового типу планет, які вони назвали «водним світом», де вода становить велику частину всієї планети. Ці світи, виявлені в планетній системі на відстані 218 світлових років від нас, не схожі ні на одну з планет нашої Сонячної системи.
Команда під керівництвом Керолайн Піоле з Інституту дослідження екзопланет (iREx) Монреальського університету опублікувала детальне дослідження планетарної системи, відомої як Кеплер-138, у журналі Nature Astronomy 15 грудня.
Піоле, яка є членом дослідницької групи Бйорна Беннеке в Монреальському університеті, спостерігала екзопланети Kepler-138c і Kepler-138d за допомогою космічного телескопа NASA/ESA Hubble і космічного телескопа Spitzer NASA. Вона виявила, що планети можуть складатися переважно з води.
Воду безпосередньо не було виявлено, але, порівнюючи розміри та маси планет із моделями, вони прийшли до висновку, що значна частка їхнього об’єму — до половини — повинна складатися з матеріалів, які легші за камінь, але важчі за водень або гелій (який становить основну масу планет-газогігантів, таких як Юпітер). Найпоширенішим матеріалом-кандидатом є вода.
«Раніше ми вважали, що планети, які трохи більші за Землю, являють собою великі кулі з металу та каменю, як збільшені версії Землі, і тому ми назвали їх суперземлями», — пояснив Беннеке. «Однак тепер ми показали, що ці дві планети, Kepler-138 c та d, досить різні за своєю природою, і що велика частина всього їхнього об’єму, ймовірно, складається з води. Це найкращий доказ існування водних світів, типу планет, існування яких астрономи припускали протягом тривалого часу».
Планети «c» і «d» мають об’єм, який утричі перевищує земний, і масу, яка вдвічі більша, ніж Земля. Це дивно, тому що більшість планет, трохи більших за Землю, які були детально вивчені досі, здавалися скелястими світами, подібними до нашого. Найближчим порівнянням, кажуть дослідники, були б деякі крижані супутники зовнішньої Сонячної системи, які також в основному складаються з води, що оточує кам’яне ядро.
«Уявіть собі більші версії Європи чи Енцелада, багатих водою супутників, що обертаються навколо Юпітера й Сатурна, але наближені до їхньої зірки», — пояснла Піоле. «Замість крижаної поверхні вони міститимуть великі оболонки з водяної пари».
Дослідники попереджають, що планети можуть не мати океанів, подібних до земних, безпосередньо на поверхні планети. «Температура в атмосфері Kepler-138 d, ймовірно, вище точки кипіння води, і ми очікуємо, що на цій планеті буде густа щільна атмосфера, яка складається з пари. Лише під цією паровою атмосферою потенційно може існувати рідка вода під високим тиском або навіть вода в іншій фазі, яка знаходиться під високим тиском, яка називається надкритичною рідиною», — сказла Піоле.
Космічний телескоп NASA/ESA/CSA Джеймса Вебба також сприятиме цінним подальшим дослідженням. «Тепер, коли ми надійно ідентифікували «водний світ» Kepler-138 d, космічний телескоп Джеймса Вебба є ключем до розкриття атмосферного складу такого екзотичного об’єкта», — поділилася член команди Дарія Кубишкіна з Австрійської академії наук. «Це дасть нам важливу інформацію, яка дозволить нам порівняти склад крижаних супутників Сонячної системи з їхніми більшими та важчими позасонячними аналогами».
Нещодавно інша команда з Університету Монреаля знайшла планету під назвою TOI-1452b, яка потенційно може бути покрита океаном рідкої води, але Веббу також знадобиться підтвердити це.
У 2014 році дані космічного телескопа NASA Kepler дозволили астрономам оголосити про виявлення трьох планет, що обертаються навколо Kepler-138, червоної карликової зірки в сузір’ї Ліри. Це було засновано на вимірному падінні світла зірок, коли кожна планета миттєво проходила перед зіркою.
Беннеке та його колега Діана Драгомір з Університету Нью-Мексико виступили з ідеєю повторного спостереження планетної системи за допомогою космічних телескопів Хаббла та Шпіцера в період між 2014 і 2016 роками, щоб зафіксувати більше проходів Kepler-138d, третьої планети в системі, щоб вивчити її атмосферу.
Надійна ідентифікація об’єкта з щільністю крижаних супутників Сонячної системи, але значно більшого та масивнішого, чітко демонструє велике розмаїття екзопланет, які, як очікується, є результатом різноманітних процесів формування та еволюції.
Нова екзопланета в системі
Тоді як попередні спостереження космічного телескопа Кеплер показали лише проходження невеликих планет навколо Kepler-138, Піоле та її команда були здивовані, виявивши, що спостереження Хаббла та Спітцера вимагали присутності четвертої планети в системі, Kepler-138 e.
Ця нещодавно знайдена планета невелика й розташована далі від своєї зірки, ніж три інші, їй потрібно 38 днів, щоб пройти по орбіті. Планета знаходиться в зоні проживання своєї зірки, помірному регіоні, де вона отримує необхідну кількість тепла від своєї прохолодної зірки, щоб вона не була ні надто гарячою, ні надто холодною для наявності рідкої води.
Природа цієї додаткової, щойно знайденої планети, однак, залишається відкритим питанням. Спостереження за проходженням екзопланети дозволило б астрономам визначити її розмір.
