Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι ένας πλανήτης από καυτή λάβα που πιστεύεται ότι είναι κατασκευασμένος από διαμάντι δημιούργησε μια δεύτερη ατμόσφαιρα αφού το αστέρι του κατέστρεψε την πρώτη του ατμόσφαιρα.
Ο πλανήτης, γνωστός ως 55 Cancri e, βρίσκεται περίπου 41 έτη φωτός από το ηλιακό σύστημα και έχει πλάτος σχεδόν διπλάσιο από αυτό της Γης και μάζα περίπου εννέα φορές μεγαλύτερη από τον πλανήτη μας. Ανάμεσα στους πολλούς εξωηλιακούς πλανήτες, ή «εξωπλανήτες», που οι επιστήμονες έχουν καταγράψει με τα χρόνια, αυτός ο κόσμος ταξινομείται ως «υπερ-Γη». Αυτό σημαίνει ότι είναι πιο ογκώδης από τη Γη, αλλά πολύ πιο ελαφρύ από πλανήτες όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός. Αλλά εδώ τελειώνουν οι συγκρίσεις με τον κόσμο μας για 55 Cancri e.
Αυτός ο εξωπλανήτης είναι τόσο πυκνός που οι αστρονόμοι έχουν υποψιαστεί ότι είναι κατασκευασμένος κυρίως από άνθρακα συμπιεσμένο σε διαμάντι. Επιπλέον, ο εξωπλανήτης υπάρχει μόλις 2,3 χιλιόμετρα από το άστρο 55 Cancri A που μοιάζει με τον ήλιο. Αυτό αντιστοιχεί σε 0,01544 φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αυτή η εγγύτητα σημαίνει ότι το 55 Cancri e περιφέρεται γύρω από το μητρικό του άστρο μία φορά κάθε περίπου 17 ώρες της Γης και έχει μια καυτή θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 4.400 βαθμούς Φαρενάιτ (περίπου 2.400 βαθμούς Κελσίου).
Η ακτινοβολία από το άστρο του έχει αφαιρέσει έτσι 55 Cancri e από την εγγενή ή την πρωταρχική του ατμόσφαιρα, όπως ακριβώς φαίνεται με άλλους βραχώδεις πλανήτες που περιφέρονται γύρω από τα αστέρια τους τόσο κοντά. Ωστόσο, η νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ο πλανήτης περιβάλλεται από ένα παχύ στρώμα αερίου, υποδηλώνοντας ότι μια δεύτερη ατμόσφαιρα έχει «φυτρωθεί» πάνω του – και οι επιστήμονες πίσω από την ανακάλυψη πιστεύουν ότι γνωρίζουν πώς συνέβη αυτό.
Σχετίζεται με: Πολίτες επιστήμονες βρίσκουν αξιόλογο εξωπλανήτη και του δίνουν το όνομα ενός χαρακτήρα του Χάρι Πότερ
«Μετρήσαμε τις θερμικές εκπομπές από αυτόν τον βραχώδη πλανήτη και η μέτρηση δείχνει ότι ο πλανήτης έχει μια σημαντική ατμόσφαιρα», είπε ο Renyu Hu, μέλος της ομάδας πίσω από αυτήν την ανακάλυψη και ερευνητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), στο Space. com. «Αυτή η ατμόσφαιρα πιθανότατα υποστηρίζεται από την εκτόξευση αερίων από το βραχώδες εσωτερικό του 55 Cancri e και πιστεύουμε ότι αυτή είναι η πρώτη μέτρηση δευτερεύουσας ατμόσφαιρας σε βραχώδη εξωπλανήτη. Αυτό είναι πολύ συναρπαστικό».
Πώς το 55 Cancri e αψήφησε το αστέρι του
55 Το Cancri e ανακαλύφθηκε το 2004 από την «ταλάντευση» που προκάλεσε στην κίνηση του μητρικού του άστρου, από τη δική μας οπτική γωνία στη Γη. Αυτό ονομάζεται μέθοδος ανακάλυψης εξωπλανητών με ακτινική ταχύτητα. Η Γη, που αρχικά ονομαζόταν Janssen, ήταν η πρώτη σούπερ-Γη που εντοπίστηκε σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό αστέρι της κύριας ακολουθίας, δηλαδή ένα αστέρι που εξακολουθεί να μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα του.
Καθώς ο πλανήτης μελετήθηκε περαιτέρω, οι επιστήμονες έμαθαν επίσης για την τροχιά του 0,7 ημερών και τη σύστασή του σε άνθρακα. Στη συνέχεια, το 2016, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, στην πρώτη ατμοσφαιρική έρευνα ενός εξωπλανήτη, διαπίστωσε ότι η ατμόσφαιρα του 55 Cancri e περιείχε υδρογόνο και ήλιο.
Υπάρχουν δύο πιθανά σενάρια για να εξηγηθεί η ατμόσφαιρα του 55 Cancri e.
Πρώτον, η υπερ-Γη θα μπορούσε να είναι ένας κόσμος λάβας με μια λεπτή, εξατμισμένη πυριτική ατμόσφαιρα στην κορυφή. Θα αποτελείται από τις πτητικές και χημικές ενώσεις του πλανήτη, όπως ο άνθρακας, το άζωτο, το υδρογόνο και το θείο, που μπορούν εύκολα να χαθούν από την ακτινοβολία από το άστρο του. Ή εναλλακτικά ο πλανήτης θα μπορούσε να έχει πάχος δευτερεύων Ατμόσφαιρα που δημιουργήθηκε με την πάροδο του χρόνου από τον ηφαιστειακό.
Για να προσδιορίσουν ποιο από αυτά τα σενάρια ήταν σωστό, ο Hu και οι συνεργάτες του εξέτασαν τις παρατηρήσεις JWST του πλανήτη καθώς περνούσε πίσω από το αστέρι 55 Cancri A, ένα γεγονός που ονομάζεται δευτερεύουσα ηλιακή έκλειψη. Τα δεδομένα από δύο δευτερεύουσες εκλείψεις από το 55 Cancri e απέκλεισαν την πιθανότητα ότι ήταν ένας σχεδόν γυμνός κόσμος λάβας χωρίς ουσιαστική ατμόσφαιρα.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο πλανήτης είναι ένα τοπίο κόλασης καλυμμένο με λάβα, και η ομάδα προτείνει μάλιστα ότι αυτή η λιωμένη φύση είναι που βοήθησε το 55 Cancri e να αναπτύξει τη δευτερεύουσα ατμόσφαιρά του.
«55 Το Cancri e είναι τόσο κοντά στο μητρικό αστέρι που δέχεται πολλή θερμότητα με τη μορφή ακτινοβολίας. Αυτή η ζέστη κρατά τη θερμοκρασία στον πλανήτη πολύ υψηλή», είπε ο Hu. «Σε αυτές τις θερμοκρασίες, τα πάντα στον πλανήτη έλιωσαν. Εάν είναι βράχος, είναι λιωμένη λάβα που υποστηρίζει τη διαδικασία εξάτμισης, η οποία υποστηρίζει μια δευτερεύουσα ατμόσφαιρα λόγω μιας λιωμένης επιφάνειας.»
Εξήγησε ότι το αέριο στον παγκόσμιο ωκεανό λάβας του 55 Cancri διαλύεται και συνεχώς “φυσαλίδες” σχηματίζει τη δευτερεύουσα ατμόσφαιρα.
Ο ερευνητής πρόσθεσε ότι η αρχική ατμόσφαιρα του 55 Cancri e, που θα είχε γύρω από το αστέρι του από τον σχηματισμό του, θα αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Ωστόσο, η σύνθεση της δευτερεύουσας ατμόσφαιρας που αντικατέστησε την πρώτη παραμένει αβέβαιη.
«Η σύνθεση της δευτερεύουσας ατμόσφαιρας εξαρτάται από το από τι αποτελείται ο βράχος από κάτω», είπε ο Hu. «Αν ο βράχος είναι πολύ μειωμένος [made of compounds that gain electrons and hydrogen]Μπορεί επίσης να δημιουργήσει μια ατμόσφαιρα υδρογόνου-ηλίου όπως η πρωτογενής ατμόσφαιρα. Αλλά αν ο βράχος έμοιαζε περισσότερο με τον μανδύα της Γης, το νερό, το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα θα κυριαρχούσαν στη δευτερογενή ατμόσφαιρα».
Ο Hu πρόσθεσε ότι ενώ οι παρατηρήσεις του JWST του 55 Cancri e δεν λένε οριστικά από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα του πλανήτη, τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για να εξηγήσουν τις μετρήσεις υποδηλώνουν σημαντική ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και μονοξειδίου του άνθρακα.
Μπορεί το 55 Cancri e να δημιουργήσει πραγματικά μια δευτερεύουσα ατμόσφαιρα;
55 Ο Cancri e δεν είναι σε καμία περίπτωση ο μόνος βραχώδης πλανήτης που περιφέρεται τόσο κοντά στο μητρικό του άστρο, αν και ο Χου επισημαίνει ότι είναι από τους θερμότερους του είδους του. Αυτό σημαίνει, λοιπόν, ότι αυτοί οι άλλοι καυτεροί επίγειοι κόσμοι θα μπορούσαν επίσης να έχουν αναπτύξει δευτερεύουσες ατμόσφαιρες; Λοιπόν, η ομάδα δεν είναι σίγουρη.
Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχει κάτι πολύ μοναδικό για το 55 Cancri e.
“Σε μέγεθος 1,8 φορές μεγαλύτερο από τη Γη, είναι ένας αρκετά μεγάλος ογκόλιθος – και αυτό βοηθά στην προστασία των πτητικών από την αστρική ακτινοβολία”, εξήγησε ο Χου. «Υποθέτουμε ότι ένας πολύ μικρός βραχώδης πλανήτης σε πολύ κοντινή τροχιά γύρω από το άστρο του θα μπορούσε να χάσει όλο τον ασταθή προϋπολογισμό του από ολόκληρο τον πλανήτη και στη συνέχεια να γίνει χωρίς ατμόσφαιρα».
Αυτό σημαίνει ότι όχι μόνο η απόσταση μεταξύ ενός πλανήτη και του αστέρα του καθορίζει εάν ένας πλανήτης διατηρεί την ατμόσφαιρά του και επιτρέπει σε έναν άλλον να «μεγαλώσει», αλλά και το μέγεθος αυτού του κόσμου. Ο Hu επεσήμανε ότι το 55 Cancri e φαίνεται να είναι “βελτιστοποιημένο” και στις δύο περιπτώσεις, αντικαθιστώντας μια χαμένη πρωταρχική ατμόσφαιρα με μια δευτερεύουσα ατμόσφαιρα.
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Ο κυνηγός εξωπλανητών της NASA TESS μπορεί να ανακάλυψε τον πρώτο απατεώνα πλανήτη του
– 400 αδίστακτοι πλανήτες μεγέθους Γης θα μπορούσαν να περιπλανηθούν στον Γαλαξία μας
– Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb προβλέπει σύννεφα λιωμένου βράχου σε αυτόν τον καυτερό εξωπλανήτη
Ο Hu είπε ότι η ανάλυση του 55 Cancri e με αυτόν τον τρόπο θα ήταν αδύνατη χωρίς την παρατηρητική ισχύ και την ευαισθησία στο υπέρυθρο του JWST, καθιστώντας το ιδανικό για τον χαρακτηρισμό της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών.
«Σίγουρα εξετάζουμε τα επόμενα βήματα για τη διερεύνηση του 55 Cancri e. «Έχουμε μερικές ιδέες για τη μέτρηση της θερμικής εκπομπής του πλανήτη, όχι μόνο κατά τη διάρκεια δευτερογενών εκλείψεων, αλλά και καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από το αστέρι», είπε ο Χου. «Αυτό θα μας δώσει πληροφορίες για το μέγεθος της ατμόσφαιρας και την κυκλοφορία μέσα σε αυτήν».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Τετάρτη (8 Μαΐου) στο περιοδικό Nature.