Webb wskazuje na możliwą atmosferę otaczającą skalistą egzoplanetę

Naukowcy korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba mogli wykryć gazy atmosferyczne otaczające 55 Cancri e, gorącą skalistą egzoplanetę oddaloną o 41 lat świetlnych od Ziemi. Jest to najlepszy jak dotąd dowód na istnienie atmosfery planet skalistych poza naszym Układem Słonecznym. Renyu Hu z Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA w Pasadenie w Kalifornii jest głównym autorem artykułu opublikowanego dzisiaj w Nature.

Webb przesuwa granice charakterystyki egzoplanet w stronę planet skalistych. To naprawdę umożliwia nowy rodzaj nauki.powiedział Hu.

Super-gorąca superziemia 55 Cancri e
55 Cancri e , znana również jako Janssen, to jedna z pięciu znanych planet krążących wokół gwiazdy podobnej do Słońca 55 Cancri, w gwiazdozbiorze Raka. Ze średnicą prawie dwukrotnie większą od Ziemi i nieco większą gęstością, planeta jest klasyfikowana jako superZiemia: większa od Ziemi, mniejsza od Neptuna i prawdopodobnie podobna pod względem składu do planet skalistych w naszym Układzie Słonecznym.

Jednak opisanie 55 Cancri e jako „skalistego” mogłoby wywołać błędne wrażenie. Planeta krąży tak blisko swojej gwiazdy (około 2,4 miliona mil, czyli jedna dwudziesta piąta odległości między Merkurym a Słońcem), że jej powierzchnia jest prawdopodobnie stopiona – tworzy się bulgoczący ocean magmy . Przy tak wąskiej orbicie planeta jest również prawdopodobnie zaryglowana pływowo, z dzienną stroną skierowaną przez cały czas w stronę gwiazdy, a nocną stroną pogrążoną w wiecznej ciemności.

Pomimo licznych obserwacji od czasu odkrycia tranzytu w 2011 r., pytanie, czy 55 Cancri e posiada atmosferę – a w ogóle czy w ogóle mogłaby ją mieć, biorąc pod uwagę jej wysoką temperaturę oraz ciągły napływ promieniowania gwiazdowego i wiatru ze strony swojej gwiazdy – pozostaje nierozstrzygnięte. pozostało bez odpowiedzi.

Pracuję na tej planecie od ponad dziesięciu lat. To naprawdę frustrujące, że żadna z otrzymanych przez nas obserwacji nie rozwiązała w sposób pewny tych tajemnic. Jestem podekscytowany, że w końcu otrzymujemy odpowiedzi!powiedziała Diana Dragomir, badaczka egzoplanet na Uniwersytecie w Nowym Meksyku i współautorka badania.

W przeciwieństwie do atmosfer gazowych olbrzymów, które są stosunkowo łatwe do zauważenia ( pierwszą odkryto za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a ponad dwie dekady temu), cieńsze i gęstsze atmosfery otaczające planety skaliste pozostają nieuchwytne.

Poprzednie badania 55 Cancri e, wykorzystujące dane z wycofanego już Kosmicznego Teleskopu Spitzera, należącego do NASA, sugerowały obecność znacznej atmosfery bogatej w substancje lotne (cząsteczki występujące na Ziemi w postaci gazowej), takie jak tlen, azot i dwutlenek węgla. Badacze nie mogli jednak wykluczyć innej możliwości: że planeta jest naga, jeśli nie liczyć cienkiego całunu odparowanych skał, bogatego w pierwiastki takie jak krzem, żelazo, aluminium i wapń.

Planeta jest tak gorąca, że ​​część stopionej skały powinna wyparować.wyjaśnił Hu.

Pomiar subtelnych różnic w kolorach w podczerwieni
Aby rozróżnić te dwie możliwości, zespół wykorzystał należącą do Webba kamerę NIRCam (kamerę bliskiej podczerwieni) i MIRI (instrument średniej podczerwieni) do pomiaru światła podczerwonego o średnicy od 4 do 12 mikronów pochodzącego z planety. Chociaż Webb nie jest w stanie wykonać bezpośredniego obrazu 55 Cancri e, może zmierzyć subtelne zmiany w świetle układu, gdy planeta krąży wokół gwiazdy.

Odejmując jasność podczas wtórnego zaćmienia , gdy planeta znajduje się za gwiazdą (tylko światło gwiazd), od jasności, gdy planeta znajduje się tuż obok gwiazdy (łącznie światło gwiazdy i planety), zespół był w stanie obliczyć ilość różnych długości fal światła podczerwonego pochodzącego z dziennej strony planety.

Metoda ta, znana jako spektroskopia zaćmień wtórnych , jest podobna do tej stosowanej przez inne zespoły badawcze do poszukiwania atmosfer na innych skalistych egzoplanetach, takich jak TRAPPIST-1 b .

Chłodniej niż oczekiwano
Pierwszą wskazówką, że 55 Cancri e może posiadać znaczną atmosferę, były pomiary temperatury oparte na emisji cieplnej , czyli energii cieplnej wydzielanej w postaci światła podczerwonego. Jeśli planeta jest pokryta ciemną, roztopioną skałą z cienką zasłoną odparowanych skał lub w ogóle nie ma atmosfery, temperatura po stronie dziennej powinna wynosić około 4000 stopni Fahrenheita (~2200 stopni Celsjusza).

Zamiast tego dane MIRI wykazały stosunkowo niską temperaturę wynoszącą około 1540 stopni Celsjusza. To bardzo wyraźna wskazówka, że ​​energia jest rozprowadzana ze strony dziennej na nocną, najprawdopodobniej przez atmosferę bogatą w substancje lotne.powiedział Hu.

Chociaż prądy lawy mogą przenosić część ciepła na noc, nie są w stanie przenieść go wystarczająco skutecznie, aby wyjaśnić efekt chłodzenia.

Kiedy zespół przyjrzał się danym z NIRCam, dostrzegł wzorce spójne z atmosferą bogatą w substancje lotne.

Widzimy dowody na spadek widma pomiędzy 4 a 5 mikronów – do teleskopu dociera mniej światła.wyjaśnia współautor Aaron Bello-Arufe, również z NASA JPL.

To sugeruje obecność atmosfery zawierającej tlenek lub dwutlenek węgla, które pochłaniają światło o tych długościach fal.

Planeta pozbawiona atmosfery lub z atmosferą składającą się wyłącznie z odparowanych skał nie miałaby tej specyficznej cechy widmowej.

Spędziliśmy ostatnie dziesięć lat modelując różne scenariusze, próbując wyobrazić sobie, jak mógłby wyglądać ten świat. Wreszcie otrzymanie potwierdzenia naszej pracy jest bezcenne!powiedziała współautorka Yamila Miguel z Obserwatorium w Lejdzie i Holenderskiego Instytutu Badań Kosmicznych (SRON).

Bulgoczący ocean magmy
Zespół uważa, że ​​gazy pokrywające 55 Cancri e raczej wypływałyby z wnętrza, a nie były obecne od chwili powstania planety.

Pierwotna atmosfera już dawno znikłaby z powodu wysokiej temperatury i intensywnego promieniowania gwiazdy.powiedział Bello-Arufe.

Byłaby to atmosfera wtórna, stale uzupełniana przez ocean magmy. Magma to nie tylko kryształy i płynna skała; jest w nim także dużo rozpuszczonego gazu.

Chociaż 55 Cancri e jest o wiele za gorąca, aby nadawała się do zamieszkania, badacze uważają, że może zapewnić wyjątkowe okno do badania interakcji między atmosferami, powierzchniami i wnętrzami planet skalistych, a być może zapewnić wgląd we wczesne warunki na Ziemi, Wenus i Marsie. które, jak się uważa, w przeszłości były pokryte oceanami magmy.

Docelowo chcemy zrozumieć, jakie warunki umożliwiają na skalistej planecie utrzymanie atmosfery bogatej w gaz, kluczowego składnika planety nadającej się do zamieszkania.powiedział Hu.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową