Teleskop Webba wykrył coś dziwnego. Intrygująca planeta poza Układem Słonecznym

Teleskop Webba wykrył coś dziwnego. Intrygująca planeta poza Układem Słonecznym

Teleskop Webba wykrył atmosferę wokół skalistej planety poza Układem Słonecznym, zdjęcie ilustracyjne
Teleskop Webba wykrył atmosferę wokół skalistej planety poza Układem Słonecznym, zdjęcie ilustracyjne
Źródło zdjęć: © NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
15.05.2024 09:39, aktualizacja: 16.05.2024 09:20

Astronomowie, korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, odkryli atmosferę na skalistej egzoplanecie 55 Cancri e, oddalonej od Ziemi o 41 lat świetlnych. To pierwsza skalista planeta poza Układem Słonecznym, na której potwierdzono istnienie atmosfery.

55 Cancri e to jedna z pięciu znanych planet krążących wokół 55 Cancri — gwiazdy podobnej do Słońca, znajdującej się w konstelacji Raka. Planeta ta jest klasyfikowana jako tzw. superziemia. Ma średnicę prawie dwukrotnie większą od naszej planety i masę osiem razy większą. Prawdopodobnie podobna jest pod względem składu do planet skalistych w naszym Układzie Słonecznym.

Supergorąca superziemia

Planeta znajduje się na bardzo ciasnej orbicie. Okrążą swoją gwiazdę w 18 godzin w odległości ok. 2,25 mln kilometrów – to jedna dwudziesta piąta odległości między Merkurym a Słońcem. Z tego tez powodu jej powierzchnia to ocean stopionych skał. Na tak ciasnej orbicie planeta zachowuje się tak, jak nasz Księżyc, czyli z dzienną stroną skierowaną przez cały czas w stronę gwiazdy, a nocną pogrążoną w wiecznej ciemności.

W 2015 r. w wyniku publicznego konkursu planeta otrzymała nazwę Janssen, która upamiętnia holenderskiego konstruktora pierwszego mikroskopu optycznego — Zachariasza Janssen. Badaczowi przypisuje się również opracowanie teleskopu. W tym samym konkursie gwiazda macierzysta planety Janssen otrzymała nazwę Copernicus na cześć Mikołaja Kopernika.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W przeciwieństwie do atmosfer gazowych olbrzymów, które są stosunkowo łatwe do wykrycia, cieńsze i gęstsze atmosfery otaczające planety skaliste trudno rozpoznać. Biorąc pod uwagę ciasną orbitę oraz wysoką temperaturę panującą na powierzchni Janssen i ciągły zalew promieniowania płynącego ze strony gwiazdy astronomowie wątpili, by mogła tam powstać i utrzymać się atmosfera.

Poszukiwania atmosfery

Jednak wcześniejsze badania 55 Cancri e z wykorzystaniem danych z niedziałającego już Kosmicznego Teleskopu Spitzera sugerowały obecność atmosfery bogatej w substancje lotne, takie jak tlen, azot i dwutlenek węgla. Jednak zebrane dane nie były pewne i badacze nie mogli 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 Renyu Hu z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), główny autor niedawnej publikacji na temat atmosfery na 55 Cancri e, która ukazała się na łamach "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-024-07432-x).

By ustalić, czy Janssen posiada atmosferę, naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i jego możliwości do obserwacji w zakresie światła podczerwonego. Chociaż Webb nie jest w stanie uchwycić bezpośredniego obrazu 55 Cancri e, może zmierzyć subtelne zmiany w świetle całego układu, gdy planeta krąży wokół gwiazdy.

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 faktycznie jest pokryta ciemną, roztopioną skałą z cienką osłonką odparowanych skał lub nie ma w ogóle atmosfery, temperatura po stronie dziennej powinna wynosić około 2200 st. C.

— Zamiast tego dane z JWST wykazały znacznie niższą 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. Transport ciepła mógłby odbywać się też za pomocą lawy, ale, jak twierdzą badacze, proces ten nie byłby w stanie przenieść go wystarczająco skutecznie, aby wyjaśnić efekt chłodzenia.

Z kolei dane zebrane przez instrument NIRCam na JWST pokazały, że do teleskopu dociera mniej światła o długości fal między 4 a 5 mikronów. – To sugeruje obecność atmosfery zawierającej tlenek lub dwutlenek węgla, które pochłaniają światło o tych długościach fal – wyjaśnił współautor publikacji Aaron Bello-Arufe z JPL. Planeta pozbawiona atmosfery lub posiadająca jedynie odparowane skały w atmosferze nie miałaby takich cech widma.

Zespół uważa, że gazy pokrywające 55 Cancri e nie są pierwotną atmosferą, bo ta dawno zniknęłaby z powodu wysokiej temperatury i intensywnego promieniowania gwiazdy. — To atmosfera wtórna, stale uzupełniana przez ocean lawy, a to nie tylko płynna skała, jest w niej także dużo rozpuszczonego gazu — powiedział Bello-Arufe.

Oprócz tlenku i dwutlenku węgla mogą w niej występować też azot, para wodna, dwutlenek siarki, odparowane skały, a nawet krótkotrwałe chmury utworzone z drobnych kropelek lawy skondensowanej z powietrza. Chociaż 55 Cancri e jest o wiele za gorąca, aby mogło tam rozwinąć się życie, jakie znamy, to naukowcy uważają, że może zapewnić wyjątkowe okno do badania interakcji między atmosferami, powierzchniami i wnętrzami planet skalistych, a być może dostarczyć wglądu we wczesną Ziemię, Wenus i Marsa, które, jak się uważa, w przeszłości również były pokryte oceanami stopionych skał.

Źródło: NASA, fot. NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Źródło artykułu:DziennikNaukowy.pl
Oceń jakość naszego artykułuTwoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści.
Wybrane dla Ciebie
Komentarze (9)