K2-18 b, также EPIC 201912552 b — экзопланета у красного карлика K2-18. Находится на расстоянии примерно 111 световых лет от Земли, планета обращается вокруг звезды за 33 дня и содержит воду в атмосфере. Классифицируется как суперземля[6] по массе, но слишком низкая средняя плотность говорит о том, что эта планета является мининептуном[3].

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 ± 0,0088 °[5]
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
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?

В 2019 году два независимых научных исследования, объединив данные космических телескопов Kepler, Спитцер и Хаббл, пришли к выводу, что существует значительное количество водяного пара в атмосфере K2-18 b, что стало первым событием для экзопланеты в зоне обитаемости[6][7][8].

ОткрытиеПравить

K2-18 b был идентифицирован как часть программы космического телескопа Kepler, одной из более чем 1200 экзопланет, обнаруженных во время миссии «Second Light», K2[9]. Открытие K2-18 b было сделано в 2015 году на орбите звезды красного карлика (в настоящее время известной как K2-18) со звёздным спектральным типом M2,8 на расстоянии около 124 световых лет от Земли. Планета была обнаружена в результате изменения кривой блеска звезды, вызванного прохождением планеты перед звездой, если смотреть с Земли[3][10][11]. Планета была обозначена как «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[10]. Спектроскопические исследования 2019 года показали наличие паров воды в атмосфере планеты. Данные наблюдения с наибольшей вероятностью соответствуют модели гелиево-водородной атмосферы с водными облаками[12].

В 2017 году данные космического телескопа Спитцера подтвердили, что орбиты K2-18b в обитаемой зоне вокруг звезды K2-18 с 33-дневным периодом, достаточно коротким, чтобы можно было наблюдать за множеством орбитальных циклов K2-18 b, и улучшали статистическую значимость сигнала. Это привело к широкому интересу и продолжению наблюдений за K2-18b[13].

Более поздние исследования K2-18 b с использованием высокоточного радиального поиска планеты (HARPS) и поиска M-карликов с высоким разрешением Calar Alto с помощью Exoearths с ближним инфракрасным и оптическим спектрографами Echelle Spectrographs (CARMENES) также определили вероятную вторую экзопланету, K2-18 с, с расчётной массой 5,62 ± 0,84 М на более тесной 9-дневной орбите[3], но эта дополнительная планета ещё не подтверждена, и вместо этого может быть вызвана звёздной активностью[1].

МестоположениеПравить

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 львиного астеризма[14]. При первом обнаружении расстояние К2-18 от Земли оценивалось в 110 световых лет (34 пк)[10]. 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 характеристикиПравить

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)[8]. Экзопланета имеет орбитальный период около 33 дней[13], который предполагает, что всегда повёрнута к звезде одной стороной[15]. По оценкам, равновесная температура планеты составляет около 265±5К (-8 ± 5 °C)[3], она получает на 5 % больше света, чем Земля[2]. K2-18 b, по оценкам, имеет радиус 2,71 ± 0,07 R и массу 8,63 ± 1,35 М, на основе анализа с использованием инструментов HARPS и CARMENES[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][16].

Открытие водыПравить

  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[7][8][17]. 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[15]. Анализ группы под руководством UCL обнаружил воду со статистической значимостью 3,6 стандартных отклонений, что эквивалентно доверительному уровню 99,97 %[8].

Это была первая суперземля в обитаемой зоне с обнаруженной атмосферой[8] и первое открытие воды на экзопланете в обитаемой зоне[6][7]. 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[18][19][20].

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[6]. Ожидается, что K2-18 b будет наблюдаться с помощью космического телескопа Джеймса Вебба, который должен быть запущен в 2021 году, и космического телескопа ARIEL, который должен быть запущен в 2028 году. Оба будут нести приборы, предназначенные для определения состава атмосфер экзопланет[7].

Дальнейший анализПравить

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[21][22].

ПримечанияПравить

  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 : journal. — IOP Publishing, 2018. — Vol. 155, no. 6. — P. 257. — doi:10.3847/1538-3881/aac108. — Bibcode2018AJ....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.
  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. — Bibcode2019A&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. — Bibcode2017A&A...608A..35C. — arXiv:1707.04292.
  5. Энциклопедия внесолнечных планет (англ.) — 1995.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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. — Bibcode2019arXiv190905218T. — arXiv:1909.05218.
  9. NASA (10 May 2016). NASA's Kepler Mission Announces Largest Collection of Planets Ever Discovered. Пресс-релиз.
  10. 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 : journal. — IOP Publishing, 2015. — 5 August (vol. 809, no. 1). — P. 25. — doi:10.1088/0004-637X/809/1/25. — Bibcode2015ApJ...809...25M. — arXiv:1503.07866.
  11. 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 : journal. — IOP Publishing, 2015. — 18 June (vol. 806, no. 2). — P. 215. — doi:10.1088/0004-637x/806/2/215. — Bibcode2015ApJ...806..215F. — arXiv:1502.04715.
  12. Benneke, Björn; Wong, Ian; Piaulet, Caroline; Knutson, Heather A.; Crossfield, Ian J. M.; Lothringer, Joshua; Morley, Caroline V.; Gao, Peter; et al. (2019), Water Vapor on the Habitable-Zone Exoplanet K2-18b, arΧiv:1909.04642 [astro-ph.EP] 
  13. 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 : journal. — IOP Publishing, 2017. — 12 January (vol. 834, no. 2). — P. 187. — doi:10.3847/1538-4357/834/2/187. — Bibcode2017ApJ...834..187B. — arXiv:1610.07249.
  14. K2-18 -- High proper-motion Star. SIMBAD. Дата обращения 12 сентября 2019.
  15. 1 2 Wall, Mike. The Water Vapor Find on 'Habitable' Exoplanet K2-18 b Is Exciting — But It's No Earth Twin., Space.com (11 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.».
  16. Водяной пар в атмосфере мини-нептуна K2-18 b. Дата обращения 16 сентября 2019.
  17. Grossman, Lisa. This may be the first known exoplanet with rain and clouds of water droplets, ScienceNews (11 сентября 2019).
  18. Hubble Traces Subtle Signals of Water on Hazy Worlds. NASA (3 декабря 2013). Дата обращения 4 декабря 2013.
  19. 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 : journal. — IOP Publishing, 2013. — Vol. 774, no. 2. — P. 95. — doi:10.1088/0004-637X/774/2/95. — Bibcode2013ApJ...774...95D. — arXiv:1302.1141.
  20. 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 : journal. — IOP Publishing, 2013. — Vol. 779, no. 2. — P. 128. — doi:10.1088/0004-637X/779/2/128. — Bibcode2013ApJ...779..128M. — arXiv:1310.2949.
  21. The interior and atmosphere of the habitable-zone exoplanet K2-18b
  22. Необитаемая планета K2-18 b

СсылкиПравить