En av de nærmeste eksoplanetene for oss i stjernebildet Kreft, som først ble oppdaget i 2004, har nylig blitt fokus for romteleskoper Hubble, Spitzer og de største bakkebaserte observatoriene. Takket være nye astronomiske instrumenter og dataanalysealgoritmer har det nå vært mulig å bestemme tilstedeværelsen og sammensetningen av atmosfæren. For eksoplaneter fra klassen "super-earth" er slikt arbeid blitt utført for første gang.
Den binære stjernen 55 Kreft har lenge vakt oppmerksomhet. Det er synlig på himmelen med det blotte øye, siden det bare er 40,9 lysår unna oss og har en lysstyrke på 0,6 sol. Hovedstjernen i dette systemet tilhører den samme hovedspektraltypen (GxV) som Solen. Massen er også i nærheten av solens, og minst fem planeter kretser rundt den. Hver av dem ble oppdaget ved hjelp av Doppler-spektroskopi. Da ble funnet av eksoplaneter bekreftet ved hjelp av observasjoner utført ved de kretsende og største bakkebaserte observatoriene.
Blant alle eksoplaneter som er oppdaget i en sollignende stjerne, tiltrekkes nå astronomenes største oppmerksomhet av 55 kreft e. Det er en superjord med høyt karboninnhold. Med en masse på 8,37 jordarter og en radius på 2,17 ganger jordens, må det skapes forhold i innvollene for intensiv dannelse av diamanter. I henhold til primære estimater overstiger deres totale volum jordens størrelse. Ekstra interesse for eksoplaneten skyldtes det faktum at matematiske modeller spådde tilstedeværelsen av en tett atmosfære med stor sannsynlighet for vanndampinnhold.
Hubble-romteleskopet (Bilde: nasa.gov).
I lang tid prøvde de å bekrefte eller benekte disse dataene, og spesifiserte planetens parametere, dens mulige sammensetning og opprinnelse. Siden 2014 har det mest avanserte instrumentet på Hubble-romteleskopet, WFC3-kameraet, blitt brukt til dette. Observasjoner i synlig og nær infrarødt lys gjorde det imidlertid mulig å bestemme bare regelmessige transiter av en eksoplanett mot bakgrunn av forelderstjernen, uten å gi ny informasjon.
Forskerne ble hjulpet av den vellykkede lokaliseringen av eksoplanett 55 Cancer e. Siden den er 64 ganger nærmere stjernen enn jorden er for sola, varer den bare 18 timer i året, og overflaten varmes opp til 2000 K. På grunn av sterk oppvarming lyser den i midten av infrarød. Infrarød lysstyrke, som er sjelden for planeter, gjør det mulig å studere den ikke bare ved hjelp av observasjoner i det optiske området, men også med apparatet til Spitzer-kretsende teleskop.
Spitzer-romteleskopet (Bilde: NASA / JPL-Caltech).
De kombinerte dataene samlet inn av romteleskopene Hubble og Spitzer og bakkebaserte observatorier har gjort det mulig for forskere ved University College London å bedømme sammensetningen av eksoplanettets gasshylle. Metoder for spektralanalyse av kjemisk sammensetning er mye brukt for å studere stjernene og atmosfæren til planetene i solsystemet, men for en fjern superjord viste de seg å være like informative for første gang.
Salgsfremmende video:
Store mengder hydrogen og helium ble funnet i atmosfæren til kreft i eksoplaneten 55. Hun fanget sannsynligvis disse lyselementene tidlig fra en sky av ionisert gass under dannelsen av den lokale solen. Til tross for alle forventninger og foreløpige beregninger, er vanndamp i eksoplanettets atmosfære ennå ikke blitt oppdaget selv i spormengder.
På grunn av den intense oppvarmingen fra stjernen 55 Kreft A, smelter super-jordskorpen konstant på dagtid og har knapt tid til å kjøle seg ned over natten. Med stigende varmefluks kommer inn partikler av karbon og dens forbindelser, for det meste uorganiske, konstant i atmosfæren. I løpet av forskjellige reaksjoner dannes hovedsakelig oksider, hydrogensyanid (hydrogensyaniddamp) og acetylen. Overvekten av karbonmonoksid i forhold til karbondioksid indikerer et høyt forhold mellom karbon og oksygen.”Tilstedeværelsen av hydrogensyanid og andre molekyler vi har oppdaget, kan bekreftes om noen få år av neste generasjoner av infrarøde teleskoper. I dette tilfellet vil vi motta nye bevis for at denne planeten er ekstremt rik på karbon og generelt veldig uvanlig,”- kommenterte en av studiens forfattere Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov
