Atmosféra, nikoliv láva, pro Exoplanet 55 Cancri e

Předchozí studie 55 Cancri neměli možnost určit, zda tato super-Země hostí atmosféru. Nová studie řeší otázku.

Nový výzkum naznačuje, že super-Země exoplanet 55 Cancri e, znázorněný svou hvězdou v konceptu tohoto umělce, má pravděpodobně hustou atmosféru obklopující celou planetu.
NASA / JPL-Caltech

Exoplanet 55 Cancri e je šifra. Astronomové šli tam a zpět na svou přirozenost - vodní svět, diamantový svět nebo sopečnou krajinu? Součástí hádanky bylo, zda je planeta holá skála nebo má atmosféru předchozí studie prokázaly nejednoznačné výsledky.

Nyní se zdá, že nový výzkum od Isabel Angelo a Renyu Hu (oba v JPL-Caltech) zveřejněný v prosincovém astrofyzikálním deníku (plný text zde) vyřešil otázku: 55 Cancri e pravděpodobně má atmosféru a podstatnou.

Planeta mnoha tváří

55 Cancri e, také pojmenovaný Janssen pro vynálezce optického dalekohledu, se nachází ve velmi blízké oběžné dráze kolem hvězdy vzdálené 40 světelných let. Osmkrát hmota Země a téměř dvojnásobek svého poloměru je klasifikována jako horká super-Země, větší než Země, ale menší než Neptun.

Ale na této planetě není nic podobného Zemi. Jeho průměrná hustota je tak vysoká (5, 7 - 7, 2 g / cm 3, ve srovnání s 5, 5 g / cm 3 pro Zemi), že astronomové považovali oceán za celý planetu nebo za kosočtverec. Žádný z těchto scénářů se zatím neukázal - oceán by musel být v superkritickém stavu, aby přežil intenzivní teplo hvězdy a diamantový interiér je nepravděpodobný kvůli složení hostitelské hvězdy.

Stejně obtížné je zjistit, zda je na této planetě atmosféra - pozorování ukázala nejednoznačné výsledky.

Brice-Olivier Demory (Univerzita v Bernu, Švýcarsko) vedl tým při pozorování planety Spitzer Space Telescope, když obíhal její hvězdu, sledoval nejen průchody planety, ale vše mezi tím, aby změřil jas planety na plné oběžné dráze. . Infračervený dalekohled fungoval jako brýle pro noční vidění, umožňující astronomům vidět, kolik tepla planeta vyzařuje.

Podle interpretace dat Demory a kolegů je planeta v noci ohnivá 1400 K, což je téměř pětinásobek průměrné povrchové teploty Země. Dny jsou ještě teplejší na 2700 K. Planeta je na oběžné dráze, která nutí stejnou stranu, aby za všech okolností ukazovala na hvězdu, ale teplotní rozdíl je tak extrémní, že astronomové dospěli k závěru, že buď není atmosféra vůbec, nebo je atmosféra, ale pouze na dny.

Tento animovaný obrázek ukazuje lávové proudy na straně 55 Cancri e, scénář navrhl mimo jiné vysvětlení extrémních denních nočních rozdílů planety.

Data Spitzera však také ukázala, že nejžhavější místo na planetě je posunuto nejméně 30 stupňů od středu polokoule. To znamená, že něco recirkuluje teplo, alespoň ve dnech. Pokud ne atmosféra, tak co? Demory tým navrhl, že lávové proudy odvádějí teplo ze středu polokoule, ale jak poznamenává Demory, „s tímto vysvětlením jsme se vždy cítili nepříjemně.“

Teoretici Angelo a Hu nyní vzali stejná pozorování Spitzeru a porovnali data s počítačovým modelem atmosféry planety. Model zohledňuje jas a teplo hvězdy a popisuje, jak dobře atmosféra přenáší teplo. Výsledkem je odlišná interpretace dat. Naměřený teplotní rozdíl mezi dnem a nocí je pouze 900 000 místo 1300 K. Tento rozdíl, i když je stále mimo naši pozemskou zkušenost, je kompatibilní s atmosférou obklopující planetu.

Kromě eliminace scénáře lávového proudu vylučují Angelo a Hu také atmosféru na bázi vody nebo oxidu uhličitého. Pozorování však odpovídá atmosféře založené na dusíku nebo oxidu uhelnatém. Ať už je atmosféra jakákoli, musí být poměrně hustá, aby přežila tak blízko hvězdy.

"Angelo a Hu zvolili jednoduchý přístup, který se mi opravdu líbí, " říká Demory. "To rozšiřuje názor, který jsme měli před dvěma lety."

Nyní míč dopadne ještě jednou na pozorovatelský dvůr. Zatímco pozorování Spitzeru se ukázala jako neocenitelná pro pochopení tepelných emisí planety, pozorování viditelným světlem zlepší naše porozumění odrazenému světlu planety. Demory, člen vědeckého týmu Characterizing Exoplanets Satellite (CHEOPS), obhajuje stovky hodin, aby monitoroval podivný svět 55 Cancri e, jakmile bude systém CHEOPS spuštěn v roce 2019.