LHS 1140 b — экзопланета , вращающаяся в пределах консервативной обитаемой зоны красного карлика LHS 1140. Открытая в 2017 году проектом MEarth [1] , LHS 1140 b примерно в 5,6 раза тяжелее Земли и примерно на 70% больше по радиусу, что позволяет отнести ее к категории суперземельных планет. Первоначально считалось, что это плотная каменистая планета, но уточненные измерения ее массы и радиуса показали более низкую плотность, что указывает на то, что это, вероятно, океанический мир , на 9–19% состоящий из воды. LHS 1140 b вращается полностью в пределах обитаемой зоны звезды и получает 43% падающего потока Земли. [2] Планета находится на расстоянии 49 световых лет от нас и проходит транзитом мимо своей звезды, что делает ее отличным кандидатом для изучения атмосферы с помощью наземных и/или космических телескопов. [1]
LHS 1140 b вращается вокруг небольшого красного карлика LHS 1140. Его масса составляет 18,4% от массы и 21,6% от радиуса Солнца, а спектральный тип — M4.5V. Температура LHS 1140 составляет 3096 К (2823 °C ; 5113 °F ), а светимость — 0,0038 светимости Солнца. Возраст звезды составляет не менее 5 миллиардов лет. [2] Для сравнения, масса и радиус Солнца равны 1 солнечной, температура — 5778 К, светимость — 1 солнечная, возраст — 4,5 миллиарда лет, спектральный тип — G2V. Кроме того, LHS 1140 — очень неактивная звезда, и группа исследователей ее планеты не обнаружила никаких крупных вспышек. В отличие от большинства звезд своего размера, LHS 1140 имеет низкую активность и совершает оборот каждые 130 дней. [1]
LHS 1140 b была обнаружена с использованием как метода лучевой скорости (который измеряет массу сопутствующего объекта), так и транзитной фотометрии (которая определяет радиус). Из-за этого LHS 1140 b является одной из очень немногих потенциально обитаемых экзопланет с определенной массой и радиусом, все остальные находятся вокруг TRAPPIST-1 . Радиус планеты хорошо ограничен на1,730 ± 0,025 R 🜨 , что эквивалентно примерно 11 000 км. [2] Его радиус аналогичен радиусу Kepler-62e .
Недавнее исследование 2023 года переоценило массу и радиус LHS 1140 b, обнаружив массу5,60 ± 0,19 M 🜨 и радиусом1,730 ± 0,025 R 🜨 , менее массивный и больше, чем предыдущие оценки. Это сделало бы LHS 1140 b миром-океаном или плотным мини-Нептуном, а не планетой земного типа . [2]
Полный оборот по орбите LHS 1140 b занимает 24,737 дня, что намного быстрее земного года, составляющего 365 дней. Радиус его орбиты составляет 0,0946 а.е. , или 9,46% расстояния между Землей и Солнцем. Хотя это довольно близко, звезда LHS 1140 настолько тусклая, что планета получает только 0,43 падающего потока Земли на этом расстоянии. [2] Если предположить, что альбедо равно 0, LHS 1140 b имеет равновесную температуру 230 К (−43 °C; −46 °F), по сравнению с земной температурой 255 К (−18 °C; −1 °F). Если бы LHS 1140 b имел альбедо, подобное земному, равновесная температура была бы еще ниже — 201 К (−72 °C; −98 °F). Однако при парниковом эффекте , по крайней мере, таком же сильном, как у Земли, LHS 1140 b будет иметь температуру поверхности более 266 К (−7 °C; 19 °F) при альбедо 0. Из-за большой массы планеты она, вероятно, имеет более плотную атмосферу с более мощным парниковым эффектом. Как и многие потенциально обитаемые планеты вокруг красных карликов, орбита LHS 1140 b довольно круглая: измеренный эксцентриситет составляет менее 0,29 с 90%-ной достоверностью. Круглость орбиты не может быть объяснена звездными приливами, и, таким образом, круглая орбита, вероятно, является натальной. [1]
Первоначально считалось, что планета имеет чрезвычайно высокую плотность вокруг12,5 г/см3 , что является одним из самых высоких показателей, когда-либо наблюдавшихся для каменистых планет, и более чем в два раза превышает плотность Земли, при этом железо-никелевое ядро составляет до 75% от общей массы планеты. [1] Более поздние исследования в 2018 и 2020 годах пересмотрели радиус планеты в сторону увеличения, придав ей плотность7.82+0,98
−0,88 г/см 3 , что по-прежнему соответствует каменистому составу и более низкой доле массы ядра 49 ± 7%. [4] Для сравнения, ядро Земли составляет около 32,5% ее массы. Исследование 2020 года также предполагает, что около 4% массы планеты состоит из воды, что предполагает, что это может быть океанический мир , средняя глубина океана которого оценивается в779 ± 650 км . [4]
Исследование 2023 года, в ходе которого масса и радиус планеты были измерены с большей точностью, показало меньшую массу, примерно в 5,6 раза превышающую массу Земли, и, соответственно, меньшую плотность, что больше не соответствует каменистой планете, учитывая ее размер. LHS 1140 b, вероятно, является океаническим миром с еще большей долей массы воды в 9–19 % или плотным мини-Нептуном . [2] Наблюдения JWST исключают наличие богатой водородом атмосферы, что подтверждает сценарий океанического мира. [5]
Потенциальное обнаружение водяного пара в атмосфере LHS 1140 b было сделано в конце 2020 года с помощью космического телескопа Хаббл , хотя и при низком соотношении сигнал/шум. [3] Наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), опубликованные в 2024 году, исключают богатую водородом атмосферу и подтверждают наличие атмосферы с высокой средней молекулярной массой , возможно, состоящей из азота , водяного пара и углекислого газа . [5] В июле 2024 года JWST обнаружил предварительные намеки на атмосферный азот, что позволяет предположить, что поверхность планеты может быть в основном покрыта льдом и частично покрыта жидкой водой, что напоминает глазное яблоко . Если это обнаружение удастся проверить, это будет первым доказательством вторичной атмосферы вокруг потенциально обитаемой экзопланеты. [6]
LHS 1140 b вращается по орбите близко к внешнему краю обитаемой зоны, области вокруг звезды, где температуры как раз подходят для скопления жидкой воды на поверхности вращающихся планет при условии достаточного атмосферного давления. [7] Равновесная температура LHS 1140 b довольно низкая, 230 К (−43 °C; −46 °F), такая же холодная, как в полярных регионах на Земле. Однако это расчетная температура без учета воздействия толстой атмосферы. При парниковом эффекте, подобном земному, температура поверхности составляет около 266 К (−7 °C; 19 °F), но поскольку планета такая массивная, парниковый эффект может быть еще выше. При парниковом эффекте, вдвое превышающем парниковый эффект Земли, LHS 1140 b будет иметь комфортную температуру поверхности 296 К (23 °C; 73 °F). Кроме того, родительская звезда настолько неактивна, что атмосферная эрозия не будет очень высокой, что предполагает, что планета должна быть способна сохранять свою атмосферу в течение длительных временных масштабов. [1] Если атмосфера отсутствует, LHS 1140 b, вероятно, покрыта тонкой ледяной оболочкой. [8] В этом случае она может получить достаточно радиогенного нагрева и приливного нагрева для того, чтобы значительное количество жидкой воды было перемещено через ледяную оболочку на ее поверхность посредством криовулканических выбросов богатых водой гейзеров . [8]