Diamentowa egzoplaneta straciła atmosferę, a następnie wygenerowała kolejną. Pierwszy taki przypadek

W tym artykule:

1. Rekordowa odległość od gwiazdy
2. Planeta wytworzyła nową atmosferę
3. Pierwsza zidentyfikowana superziemia
4. Atmosfera krzemianowa czy wtórna atmosfera?

Diamentowa planeta, znana jako 55 Cancri e, to tzw. superziemia. To oznacza, że jest masywniejsza od Ziemi, choć wciąż mniej masywna niż takie planety jak Neptun i Uran. Według astronomów, 55 Cancri e jest prawie dwukrotnie większa od naszej planety i aż dziewięciokrotnie od niej masywniejsza. Znajduje się około 41 lat świetlnych od Układu Słonecznego.

Rekordowa odległość od gwiazdy

55 Cancri e jest tak gęsta, iż astronomowie postawili hipotezę, że składa się głównie z węgla, który po poddaniu wysokiej temperaturze oraz ogromnemu ciśnieniu, został sprasowany do postaci diamentu. Wszystko dlatego, że egzoplaneta znajduje się w niewiarygodnej bliskości do swojej gwiazdy. Dzieli je zaledwie 2,3 km. Gwiazdą tą jest podobna do Słońca 55 Cancri.

Diamentową planetę i jej gwiazdę dzieli odległość równa 0,01544 tej między Ziemią a Słońcem. Ta bliskość oznacza, że 55 Cancri e okrąża swoją gwiazdę-gospodarza raz na około 17 godzin ziemskich. Temperatura powierzchni planety wynosi około 2 400 stopni Celsjusza.
Dla porównania – najbliższa Słońcu planeta, czyli Merkury, krąży w średniej odległości 58 mln km od naszej centralnej gwiazdy. Temperatura po oświetlonej w danej chwili stronie dochodzi tam do 450 stopni C.

Planeta wytworzyła nową atmosferę

Taka bliskość gwiazdy doprowadziła 55 Cancri e do utraty jej pierwotnej atmosfery. Podobnie dzieje się w przypadku innych planet skalistych orbitujących wokół swoich gwiazd w tak bliskiej odległości. Nowe badania wskazują jednak, że planetę otacza gruba warstwa gazów. Może to oznaczać, że planeta „wyhodowała” drugą atmosferę. Tylko nikt nie wie, jak mogło do tego dojść.

W rozmowie z portalem tematycznym Space.com Renyu Hu – astronom z Kalifornijskiego Uniwersytetu Technologicznego (Caltech) stwierdził, iż wykonane dzięki JWST pomiary emisji termicznej wskazują, że planeta ma znaczną atmosferę.

– Atmosfera ta jest prawdopodobnie podtrzymywana przez odgazowywanie ze skalistego wnętrza 55 Cancri e i uważamy, że jest to pierwszy w historii pomiar wtórnej atmosfery na skalistej egzoplanecie. To bardzo ekscytujące – cytuje go Space.com.

Pierwsza zidentyfikowana superziemia

55 Cancri e została odkryta w 2004 roku. Planeta pierwotnie nazwana Janssen była pierwszą zidentyfikowaną superziemią krążącą wokół odległej gwiazdy ciągu głównego lub gwiazdy, która wciąż przekształca wodór w hel w swoim jądrze

W miarę dalszego badania planety, naukowcy poznali kolejne szczegóły o tym odległym świecie. W 2016 roku Teleskop Kosmiczny Hubble'a (HST) ustalił, że atmosfera 55 Cancri e zawiera wodór i hel. Doszło do tego podczas pierwszego badania atmosfery egzoplanety. Ale jak to się stało, że ten spalający się w koronie gwiazdy świat wygenerował i podtrzymał nową atmosferę? Istnieje kilka możliwych scenariuszy.

Atmosfera krzemianowa czy wtórna atmosfera?

Po pierwsze, ta skalista i pokryta lawą superziemia mogła wytworzyć atmosferę krzemianową. Składałaby się ona z lotnych substancji planety i związków chemicznych, takich jak węgiel, azot, wodór i siarka, które mogą zostać łatwo utracone w wyniku napromieniowania przez gwiazdę. Alternatywnie, planeta może mieć grubą wtórną atmosferę utworzoną z czasem przez wulkanizm.

Aby zbadać, który z tych scenariuszy jest poprawny, Hu i współpracownicy przeanalizowali obserwacje JWST planety, gdy przechodziła ona za gwiazdą 55 Cancri A. Takie wydarzenie określa się zaćmieniem wtórnym. Dane z dwóch zaćmień wtórnych 55 Cancri e wykluczyły możliwość, jakby był to nagi świat lawy pozbawiony znaczącej atmosfery.

Udało się zarejestrować światło otaczające jedne z najstarszych kwazarów. Odsłoniło ono sekret czarnych dziur

– Zaobserwowane przez nas czarne dziury z czasów, gdy Wszechświat był wciąż w powijakach, są miliardy razy masywniejsze od Słońca – twierdzą naukowcy z Massachusetts Institute of Techn...

Obserwacje prowadzone dzięki JWST nie rozstrzygają jednoznacznie, z czego składa się atmosfera planety. Za to modele użyte do wyjaśnienia pomiarów wskazują na znaczną ilość dwutlenku węgla i tlenku węgla.

– Przy rozmiarze 1,8 razy większym od Ziemi, można powiedzieć, że 55 Cancri jest wystarczająco dużym kawałkiem skały, aby zatrzymać substancje lotne przed promieniowaniem gwiezdnym – wyjaśnił Hu.

Oznacza to, że nie tylko odległość między planetą a jej gwiazdą decyduje o tym, czy planeta zachowa swoją atmosferę i czy wygeneruje inną, ale także rozmiar tego świata. Naukowiec z Caltechu zwrócił uwagę, że 55 Cancri e wydaje się „zoptymalizowana” pod kątem zastąpienia utraconej pierwotnej atmosfery atmosferą wtórną.

Źródła: Nature; Space.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.