Dane pozyskane dzięki pracy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ujawniły istnienie stosunkowo cienkiej, ale wyraźnie widocznej warstwy atmosfery wokół egzoplanety 55 Cancri e (inna nazwa – Janssen). 55 Cancri e to skalista planeta pozasłoneczna o średnicy prawie dwukrotnie większej od Ziemi, krążąca zaledwie 0.015 jednostki astronomicznej od swojej gwiazdy podobnej do Słońca – 55 Cancri A, znajdującej się w odległości 41 lat świetlnych od nas. Ze względu na ciasną orbitę 55 Cancri e jest niezwykle gorąca, a temperatury w ciągu dnia sięgają 2400°C.
JWST w końcu znalazł mocne dowody na istnienie atmosfery wokół skalistego świata ulokowanego poza naszym Układem Słonecznym. Według ustaleń nie jest to pierwotna atmosfera planety – obecna powstała w wyniku aktywności wulkanicznej. Pozyskane dane dostarczają cennych wskazówek, w jaki sposób planety w niesprzyjających środowiskach mogą być w stanie utrzymać się w ekostrefie.
Jakie informacje znajdziemy w publikacji?
Dokładniejsze ustalenia na temat 55 Cancri e
Nowe obserwacje, opublikowane 8 maja w czasopiśmie Nature, koncentrują się na planecie 55 Cancri e. Jest około dwa razy większa od Ziemi oraz do 10-razy cięższa od niej. Planeta jest prawdopodobnie pokryta oceanami magmy, okrąża swoją gwiazdę w ciągu około 17 godzin — jest to jeden z najszybszych znanych okresów orbitalnych jakiejkolwiek egzoplanety. Prowadzi to do ekstremalnych warunków na jej powierzchni – z temperaturami prawdopodobnie przekraczającymi regularnie 2000°C (wystarczająco wysokimi, aby stopić większość metali) oraz intensywnym bombardowaniem promieniowaniem ze strony gwiazdy macierzystej.
Warunki panujące na tej planecie pozasłonecznej sugerowałyby, że oryginalna atmosfera powinna już dawno zniknąć, jednak wykorzystując JWST do pomiaru światła podczerwonego emitowanego przez 55 Cancri e, zespół kierowany przez naukowców z NASA Jet Propulsion Lab (JPL w Pasadenie w Kalifornii) odkrył prawdopodobną obecność dwutlenku węgla i gazowego tlenku węgla wokół planety.
Zespół nie znalazł natomiast dowodów na obecność helu i wodoru – najpowszechniejszych pierwiastków we wszechświecie, które w chwili powstania znajdowały się w początkowej atmosferze planety. Oznacza to, że wykryta warstwa jest prawdopodobnie wtórną atmosferą planety. Wydaje się, że pomimo gwałtownych wiatrów generowanych przez gwiazdę macierzystą, ciągła aktywność wulkaniczna i grawitacja planety pozwoliły jej pozostać spowitą stosunkowo gęstą atmosferą. To pokazuje, że sukcesywna utrata atmosfery przez ciało niebieskie niekoniecznie musi oznaczać, że w przyszłości nie będzie mogło ono uzyskać nowej.
Polecamy również …
Cecha badania i wykorzystane instrumenty z JWST
W badaniu wykorzystano technikę zwaną spektroskopią zaćmień wtórnych, która z naszego punktu widzenia jest możliwa, gdy orbita planety przebiega za gwiazdą macierzystą. Kiedy planeta ulega zaćmieniu, astronomowie mogą wyizolować światło pochodzące od gwiazdy macierzystej i niejako „odjąć” je od obserwacji całego układu, pozostawiając światło podczerwone pochodzące z planety.
Choć w skład zestawu instrumentów JWST wchodzi także zestaw spektrometrów, gazy atmosferyczne nie zostały przez nie wykryte bezpośrednio. Zamiast tego astronomowie odpowiedzialni za badanie przyjrzeli się innym właściwościom atmosfery podczas wtórnego zaćmienia, w tym jej współczynnikowi odbicia. Następnie przeprowadzili symulacje różnych możliwych typów atmosfery, które emitowałyby podobne sygnały.
Zespół odkrył, że najlepiej dopasowaną mieszanką będzie mieszanina dwutlenku węgla, tlenku węgla i azotu. Miałoby to również związek z atmosferą planetarną napędzaną częściowo przez silny wulkanizm.
Polecamy również …
Rewolucja w badaniu atmosfer i potencjalnego życia pozaziemskiego?
Jak dotąd obserwacje planet podobnych do Ziemi w ekosferze ich gwiazd nie przyniosły ostatecznego wykrycia atmosfery — zostały w większości lub całkowicie zniszczone przez intensywne rozbłyski i gwałtowne wiatry wytwarzane przez ich gwiazdy macierzyste.
Astronomom nie udało się wykorzystać Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do poszukiwania atmosfer wokół planet w układzie TRAPPIST-1. Układ ten składa się z siedmiu egzoplanet wielkości Ziemi, przy czym co najmniej trzy z nich znajdują się w ekosferze swojej gwiazdy macierzystej, gdzie temperatura powierzchni powinna umożliwiać występowanie wody w postaci ciekłej.
Choć sama 55 Cancri e ze względu na panujące tam warunki nie nadaje się do zamieszkania, możliwość powstania wtórnych atmosfer na tak ekstremalnych światach może zmienić nasze zrozumienie prawdopodobieństwa istnienia życia na planecie pozasłonecznej.
Naukowcy są przekonani, że JWST dostarczy wielu informacji na temat zdolności planet skalistych o różnych rozmiarach i temperaturach do wytworzenia atmosfery wtórnej. Dotychczas pozyskane informacje można wykorzystać do kalibracji dotychczas stworzonych modeli i tym samym lepszego zrozumienia powstawania światów potencjalnie nadających się do zamieszkania.
(1) Astronomy.com / „At last! JWST finds signs of a thick atmosphere around a rocky exoplanet”
(2) Webbtelescope.org / „NASA’s Webb Hints at Possible Atmosphere Surrounding Rocky Exoplanet”
(3) Scientificamerican.com / „In a First, JWST Confirms an Atmosphere on a Rocky Exoplanet”
