Brytyjscy naukowcy używają NASA Jamesa Webba Teleskop Kosmiczny odkryli najsilniejszy jak dotąd dowód na istnienie atmosfery na skale planeta poza naszym układ słoneczny … 280 lat świetlnych stąd. Znana jako „TOI-561 b” ultragorąca superziemia wydaje się otoczona grubą warstwą gazów nad globalnym oceanem magmy, a temperatura w ciągu dnia sięga 1800°C.
Ale podekscytowani naukowcy mówią nowe odkrycia wyjaśnić niezwykle niską gęstość planety, co stosunkowo podważa panującą wiedzę małe planety tak blisko ich gwiazd nie są w stanie utrzymać atmosfery. Główna autorka Johanna Teske, naukowiec z Carnegie Science Earth and Planets Laboratory, powiedziała: „To, co naprawdę wyróżnia tę planetę, to jej wyjątkowo niska gęstość.
„Jest mniej gęsty, niż można by się spodziewać, gdyby miał skład podobny do Ziemi.
„TOI-561 b wyróżnia się wśród planet ultrakrótkich okresów tym, że krąży wokół bardzo starej, ubogiej w żelazo gwiazdy – dwa razy starszej od naszego Słońca – w obszarze Drogi Mlecznej znanym jako gruby dysk.
„Musiał powstać w zupełnie innym środowisku chemicznym niż planety w naszym Układzie Słonecznym”.
Skład planety może być reprezentatywny dla planet, które powstały, gdy Wszechświat był stosunkowo młody.
Mając promień 1,4 promienia ziemskiego, TOI-561 b należy do rzadkiej klasy obiektów znanych jako „egzoplanety o bardzo krótkim okresie okresu”.
Chociaż gwiazda macierzysta jest tylko nieco mniejsza i chłodniejsza od Słońca, TOI-561 b krąży blisko gwiazdy – mniej niż jeden milion mil lub jedna czterdziesta odległości między Merkurym a Słońcem.
Zespół podejrzewał, że TOI-561 b może być otoczony gęstą atmosferą, przez co wygląda na większy niż w rzeczywistości.
Chociaż nie oczekuje się, że małe planety, które spędziły miliardy lat piecząc się w płonącym promieniowaniu gwiazdowym, będą miały atmosfery, niektóre wykazują oznaki świadczące o tym, że nie są to tylko nagie skały lub lawa.
Wykorzystując spektrograf NIRSpec (spektrograf bliskiej podczerwieni) Webba do pomiaru dziennej temperatury planety na podstawie jej jasności w bliskiej podczerwieni, badacze przetestowali hipotezę, że TOI-561 b posiada atmosferę.
Technika ta polega na pomiarze spadku jasności układu gwiazda-planeta, gdy planeta przemieszcza się za gwiazdą – podobnie do tej stosowanej do poszukiwania atmosfer w układzie TRAPPIST-1 i innych skalistych światach.
Jeśli TOI-561 b jest nagą skałą bez atmosfery, która mogłaby przenosić ciepło na nocną stronę, temperatura w dzień powinna sięgać 4900 stopni Fahrenheita (2700 stopni Celsjusza).
Jednak obserwacje NIRSpec pokazują, że dzienna strona planety wydaje się być bliższa 1800 stopni Celsjusza – nadal niezwykle gorąco, ale znacznie chłodniej niż oczekiwano.
Aby wyjaśnić wyniki, zespół rozważał, czy ocean magmy mógłby krążyć w pewnej ilości ciepła, ale bez atmosfery strona nocna byłaby stała, ograniczając przepływ od strony dziennej.
Możliwa jest również cienka warstwa oparów skalnych na powierzchni oceanu magmy, ale sama w sobie miałaby znacznie mniejszy efekt chłodzenia niż obserwowany.
W „The Astrophysical Journal Letters” badacze twierdzą, że wyniki pomagają wyjaśnić niezwykle niską gęstość planety, podważając panujący pogląd, że stosunkowo małe planety tak blisko swoich gwiazd nie są w stanie utrzymać atmosfery.
Współautorka, dr Anjali Piette z Uniwersytetu w Birmingham, powiedziała: „Naprawdę potrzebujemy gęstej, bogatej w substancje lotne atmosfery, aby wyjaśnić wszystkie obserwacje. Silne wiatry ochłodziłyby stronę dzienną, przenosząc ciepło na noc.
„Gazy takie jak para wodna pochłaniałyby pewne długości fal światła bliskiej podczerwieni emitowane przez powierzchnię, zanim przedostałyby się przez atmosferę.
„Planeta wyglądałaby na zimniejszą, ponieważ teleskop rejestruje mniej światła, ale możliwe jest również, że istnieją jasne chmury krzemianowe, które chłodzą atmosferę, odbijając światło gwiazd”.
Jednym z wyjaśnień małej gęstości planety było to, że mogła mieć stosunkowo małe żelazne jądro i płaszcz wykonany ze skały, o mniejszej gęstości niż skała na Ziemi.
Chociaż obserwacje Webba dostarczają przekonujących dowodów na istnienie takiej atmosfery, pozostaje pytanie: w jaki sposób mała planeta wystawiona na tak intensywne promieniowanie może w ogóle utrzymać się w jakiejkolwiek atmosferze, nie mówiąc już o tak istotnej?
Współautor Tim Lichtenberg z Uniwersytetu w Groningen w Holandii powiedział: „Uważamy, że istnieje równowaga między oceanem magmy a atmosferą.
„Gdy gazy wydostają się z planety, aby zasilić atmosferę, ocean magmy zasysa je z powrotem do wnętrza.
„Aby wyjaśnić te obserwacje, ta planeta musi być znacznie, znacznie bardziej bogata w substancje lotne niż Ziemia. To naprawdę przypomina mokrą kulę lawy”.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium nauk kosmicznych. Webb rozwiązuje tajemnice naszego Układu Słonecznego, spogląda poza niego, na odległe światy wokół innych gwiazd i bada pochodzenie naszego wszechświata.
