Międzynarodowy zespół astronomów pracujący pod kierownictwem naukowców z University of Cambridge zarejestrował najbardziej jak dotąd szczegółowy zapis składu chemicznego egzoplanety skalistej. Jednocześnie udało się dostrzec, że jedna połowa planety jest całkowicie stopiona, a druga jest całkowicie stała.
Według naukowców, warunki panujące na gorącej części planety są na tyle ekstremalne, że mogły spowodować odparowanie atmosfery przez co warunki panujące po obu stronach planety diametralnie się od siebie różnią: temperatura gorącej strony może osiągać 2500 stopni Celsjusza, podczas gdy po chłodnej stronie wynosi około 1100 stopni. Wyniki swoich badań naukowcy ogłosili w periodyku Nature.
Wykorzystując dane zebrane przez Kosmiczny Teleskop Spitzer naukowcy zbadali planetę znaną jako 55 Cancri e, która krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca znajdującej się 40 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Raka i stworzyli mapę przedstawiającą jak zmieniają się warunki na planecie na całej jej orbicie. To pierwszy raz kiedy udało się przeprowadzić takie badania dla tak małej planety.
55 Cancri e to tak zwana 'superziemia’: skalista planeta pozasłoneczna rozmiarami dwukrotnie, a masą ośmiokrotnie przewyższająca Ziemię, która krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej na tyle blisko, że pełen obieg gwiazdy zajmuje jej zaledwie 18 godzin. Ze względu na silne oddziaływania pływowe planeta jest stale jedną stroną zwrócona do gwiazdy (tak jak Księżyc jest jedną stroną zwrócony do Ziemi), dlatego też na jednej półkuli panuje wieczny 'dzień’, a na drugiej stale jest 'noc’. Dzięki temu, że jest to jedna z najbliższych nam superziem, 55 Cancri e jest jedną z lepszych planet skalistych do szczegółowych badań powierzchni i warunków atmosferycznych na skalistych planetach pozasłonecznych.
Odkrywanie cech superziem jest trudne ze względu na ich niewielkie rozmiary w porównaniu do gwiazd macierzystych jak i ze względu na fakt, że odbijają dużo mniej światła niż ich większe, gorętsze siostry – gazowe olbrzymy zwane 'gorącymi jowiszami’.
„Jak dotąd nie udało nam się znaleźć żadnej innej tak małej planety, krążącej tak blisko gwiazdy macierzystej i znajdującej się tak stosunkowo niedaleko. Dlatego też 55 Cancri e umożliwia nam przeprowadzenie wielu unikalnych badań,” mówi dr Brice-Olivier Demory z Cavendish Laboratory, główny autor badania. „Wciąż nie wiemy dokładnie z czego zbudowana jest ta planeta – to jest dla nas zagadką. Najnowsze wyniki stanowią kolejny element układanki, jednak dokładna natura tej planety wciąż pozostaje tajemnicą.”
55 Cancri e jest intensywnie badana od momentu odkrycia w 2011 roku. W oparciu o stopniowo zbierane dane uważano już, że to wodny świat, lub nawet planeta wykonana z diamentu, jednak teraz naukowcy uważają, że planeta w dużej mierze pokryta jest lawą.
„Weszliśmy w nową erę zdalnego badania atmosfer planet skalistych,” mówi współautor badania dr Nikku Madhusudhan z Institute of Astronomy w Cambridge. „To niesamowite, że jesteśmy już w stanie badać wielkoskalowy rozkład temperatur na powierzchni skalistych egzoplanet.”
W oparciu o nowe pomiary w podczerwieni, „dzienna” strona planety wydaje się całkowicie stopiona, podczas gdy „nocna” strona planety jest prawie w całości stała. Ciepło z dziennej strony jednak nie jest zbyt efektywnie przekazywane na nocną stronę. Na Ziemi przykładowo to atmosfera wspiera rozłożenie ciepła na całej planecie, sprawiając, że temperatura na całej planecie ograniczona jest do stosunkowo wąskiego zakresu. W przypadku 55 Cancri e, gorąca strona jest gorąca, a zimna jest zimna.
Według Demory’ego za tak duże różnice temperatury może być odpowiedzialny całkowity brak atmosfery lub atmosfera, która w dużej części została zniszczona przez silne promieniowanie ze strony pobliskiej gwiazdy macierzystej. „Po dziennej stronie temperatura planety sięga 2500 stopni Celsjusza, podczas gdy po nocnej stronie, temperatura jest 1400 stopni niższa – to naprawdę ogromna różnica,” mówi Demory. „Uważamy, że w nocnej części wciąż może istnieć atmosfera, jednak po dziennej stronie wysoka temperatura mogła sprawić odparowanie atmosfery.”
Tajemnicą nadal pozostaje, skąd się tak właściwie bierze „dodatkowe” ciepło na 55 Cancri e, bowiem obserwacje wskazują na dodatkowe, nieznane źródło ciepła, które sprawia, że planeta jest gorętsza niż można by tego oczekiwać biorąc pod uwagę tylko promieniowanie gwiazdy macierzystej – aby odpowiedzieć na to pytanie naukowcy muszą jednak poczekać na kosmiczne teleskopy kolejnych generacji.
Więcej informacji:
- artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1038/nature17169
Źródło: phys.org