Oceany lawy i gęsta atmosfera. James Webb zbadał egzoplanetę TOI-561 b
Cztery dekady temu nie znaliśmy jeszcze żadnej planety poza Układem Słonecznym. Teraz znamy ich ponad sześć tysięcy, a naukowcy zajmują się już badaniem ich szczegółów. Teleskop Jamesa Webba właśnie podniósł poprzeczkę, odkrywając dowody na istnienie atmosfery wokół skalistej egzoplanety TOI-561 b.
Znajdująca się ok. 280 lat świetlnych od Ziemi TOI-561 b to planeta, która krąży niezwykle blisko swojej gwiazdy. W efekcie, pełen obieg wykonuje w mniej niż 11 godzin, w odległości rzędu jednej czterdziestej dystansu Merkurego od Słońca. Taka bliskość zwykle oznacza utratę atmosfery przez ekstremalne promieniowanie pobliskiej gwiazdy. Pomiary jednak w przypadku tej planety sugerują coś innego.
Warto tutaj uświadomić sobie, o jakiej planecie mówimy. TOI-561 b to ultra-krótkookresowa superziemia. Panujące na jej powierzchni warunki są na tyle ekstremalne, że panujące tam temperatury dosłownie topią skały. Z tego też powodu, kiedy planetę obserwowała misja TESS, naukowcy dostrzegli, że jej gęstość jest zbyt niska, aby mogła ona być czysto skalistym światem.
Nic się nie ukryje przed okiem teleskopu Jamesa Webba
W maju 2024 r. instrument NIRSpec zainstalowany na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) przeprowadził 37-godzinną, ciągłą obserwację czterech pełnych orbit. Naukowcy analizowali tzw. wtórne zaćmienia, gdy planeta chowa się za gwiazdą. Minimalny spadek łącznej jasności układu pozwolił wyizolować podczerwone promieniowanie planety i oszacować temperaturę jej dziennej półkuli.
Gdyby TOI-561 b była pozbawiona atmosfery, na jej dziennej stronie panowałaby temperatura rzędu 2,7 tys. st. C. Pomiary wykonane za pomocą JWST wskazują, że temperatura jest tam jednak znacznie niższa i wynosi ok. 1,7 tys. st. C. Próbując wyjaśnić tę cechę planety naukowcy stworzyli wiele scenariuszy powierzchni i składu atmosfery, które w tych warunkach dawałyby taki wynik. W efekcie udało się ustalić, że planeta musi być otoczona grubą, bogatą w lotne składniki atmosferą, która rozprowadza ciepło padające na dzienną stronę planety po całym globie, także na nocną stronę planety.
Co ciekawe, badacze sugerują równowagę między roztopioną powierzchnią a atmosferą: gazy mogą krążyć i okresowo uzupełniać powłokę. Jak przekonują badacze, z jednej strony gazy wydostają się z planety i zasilają atmosferę, a z drugiej strony ocean magmy z powrotem wciąga je do wnętrza.
Wyniki otwierają drogę do badania wnętrz i aktywności geologicznej ekstremalnie gorących światów poprzez ich atmosfery. W danych obserwacyjnych z różnych misji kosmicznych planet lawowych jest bowiem całkiem sporo. Im lepiej poznamy TOI-561 b, tym lepszy będziemy mieli pogląd na pozostałe.
