K2-18 b, также EPIC 201912552 b — экзопланета у красного карликаK2-18. 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].
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
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
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
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].
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 2029 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
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
↑ 12Sarkis, 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.
↑ 123Montet, 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.
↑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].
↑ 12Benneke, 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.
↑ 12Wall, Mike (2019-09-11). "The Water Vapor Find on 'Habitable' Exoplanet K2-18 b Is Exciting — But It's No Earth Twin". Space.com. Архивировано14 мая 2020. Дата обращения: 13 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.
↑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.
