En af de nærmeste exoplaneter for os i stjernebilledet kræft, der først blev opdaget i 2004, er for nylig blevet fokus for rumteleskoper Hubble, Spitzer og de største jordbaserede observatorier. Takket være nye astronomiske instrumenter og dataanalysealgoritmer har det nu været muligt at bestemme tilstedeværelsen og sammensætningen af dens atmosfære. For exoplaneter fra klassen "super-earth" er sådant arbejde udført for første gang.
Den binære stjerne 55 Kræft har længe været opmærksom. Det er synligt på himlen med det blotte øje, da det kun er 40,9 lysår væk fra os og har en lysstyrke på 0,6 sol. Hovedstjernen i dette system hører til den samme hovedspektraltype (GxV) som Solen. Dets masse er også tæt på Solens, og mindst fem planeter kredser omkring den. Hver af dem blev påvist ved hjælp af Doppler-spektroskopi. Derefter blev opdagelsen af eksoplaneter bekræftet ved hjælp af observationer, der blev udført ved de kredsende og største jordbaserede observatorier.
Blandt alle eksoplaneter, der opdages i en sollignende stjerne, tiltrækkes nu astronomernes største opmærksomhed af 55 kræft e. Det er en superjord med et højt kulstofindhold. Med en masse på 8,37 jordarter og en radius på 2,17 gange jordens, skal der skabes forhold i dens tarm til intensiv dannelse af diamanter. I henhold til de primære skøn overstiger deres samlede volumen jordens størrelse. Yderligere interesse for exoplaneten skyldtes, at matematiske modeller forudsagede tilstedeværelsen af en tæt atmosfære med stor sandsynlighed for vanddampindhold.
Hubble-rumteleskopet (Billede: nasa.gov).
I lang tid forsøgte de at bekræfte eller benægte disse data ved at specificere planetens parametre, dens mulige sammensætning og oprindelse. Siden 2014 er det mest avancerede instrument på Hubble-rumteleskopet, WFC3-kameraet, blevet brugt til dette. Imidlertid gjorde observationer i synligt og nær infrarødt lys det kun muligt at bestemme regelmæssige transiter af en exoplanet på baggrund af forældrestjernen uden at give nye oplysninger.
Forskerne blev hjulpet af den vellykkede placering af exoplanet 55 Cancer e. Da den er 64 gange tættere på sin stjerne, end Jorden er for solen, varer den kun 18 timer om året, og overfladen varmer op til 2000 K. På grund af stærk opvarmning lyser den midt i infrarød. Infrarød lysstyrke, som er sjælden for planeter, gør det muligt at studere det ikke kun ved hjælp af observationer i det optiske område, men også ved hjælp af apparatet fra Spitzer-orbital-teleskopet.
Spitzer-rumteleskopet (Billede: NASA / JPL-Caltech).
De kombinerede data indsamlet af rumteleskopene Hubble og Spitzer og jordbaserede observatorier har gjort det muligt for forskere ved University College London at bedømme sammensætningen af eksoplanets gaskonvolut. Metoder til spektralanalyse af kemisk sammensætning er vidt brugt til at studere stjernerne og atmosfæren i planeterne i solsystemet, men for en fjern superjord viste det sig at være lige så informativ for første gang.
Salgsfremmende video:
Store mængder brint og helium blev fundet i atmosfæren i kræft i exoplanet 55. Hun fangede sandsynligvis disse lette elementer tidligt fra en sky af ioniseret gas under dannelsen af den lokale sol. På trods af alle forventninger og foreløbige beregninger er vanddamp i exoplanets atmosfære endnu ikke blevet påvist, selv i spormængder.
På grund af den intense opvarmning fra stjernen 55 kræft A, smelter superjordens skorpe konstant i løbet af dagen og har næppe tid til at køle ned natten. Med stigende varmeflux indtræder konstant kulstofpartikler og dens forbindelser, for det meste uorganiske, i atmosfæren. I løbet af forskellige reaktioner dannes hovedsageligt oxider, hydrogencyanid (hydrogencyaniddamp) og acetylen. Overvejelsen af kulilte over kuldioxid indikerer et højt forhold mellem kulstof og ilt.”Tilstedeværelsen af brintcyanid og andre molekyler, som vi har opdaget, kan bekræftes i løbet af få år af næste generationer af infrarøde teleskoper. I dette tilfælde vil vi modtage nyt bevis for, at denne planet er ekstremt rig på kulstof og generelt meget usædvanlig,”- kommenterede en af undersøgelsens forfattere Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov