Stjärnan 55 Cancri har varit en källa till glädje och första för planetjägare. Inte bara var det en av de första kända stjärnorna som var värd för en extrasolar planet, utan nu har ljuset från en av dess fem kända planeter upptäckts direkt med Spitzer Space Telescope, första gången en "mindre" exoplanet har upptäckts direkt . Planet "e" är en superjord, ungefär dubbelt så stor och åtta gånger så massiv som jorden. Forskare säger att även om planeten inte är bebodd är upptäckten ett historiskt steg mot den eventuella sökningen efter tecken på liv på andra planeter.
"Spitzer har förvånat oss ännu en gång", sa Bill Danchi, Spitzer-programforskare. "Rymdskeppet är banbrytande i studiet av atmosfärer av avlägsna planeter och banar vägen för NASA: s kommande James Webb rymdteleskop för att tillämpa en liknande teknik på potentiellt bebodda planeter."
Den första planeten runt 55 Cancri rapporterades 1997 och 55 Cancri e - den innersta planeten i systemet - upptäcktes via radiella hastighetsmätningar 2004. Denna planet har studerats så mycket som möjligt och astronomer kunde bestämma dess massa och radie.
Men nu har Spitzer uppmätt hur mycket infrarött ljus som kommer från planeten själv. Resultaten avslöjar att planeten är troligen mörk, och dess solfasade sida är mer än 2 000 Kelvin (1 726 grader Celsius, 3 140 grader Fahrenheit), tillräckligt het för att smälta metall.
2005 blev Spitzer det första teleskopet som upptäckte ljus från en planet bortom vårt solsystem, när det såg det infraröda ljuset från en "het Jupiter", en gasformig planet mycket större än 55 Cancri e. Sedan dess har andra teleskoper, inklusive NASA: s Hubble- och Kepler-rymdteleskop, utfört liknande prestationer med gasjättar med samma metod.
I denna metod tittar ett teleskop på en stjärna när en planet cirklar bakom sig. När planeten försvinner från sikten, sjunker ljuset från stjärnsystemet någonsin så lätt, men tillräckligt för att astronomer kan bestämma hur mycket ljus som kom från planeten själv. Denna information avslöjar temperaturen på en planet, och i vissa fall dess atmosfäriska komponenter. De flesta andra nuvarande planetjaktmetoder erhåller indirekta mätningar av en planet genom att observera dess effekter på stjärnan.
Den nya informationen om 55 Cancri e, tillsammans med att veta att det är cirka 8,57 jordmassor, radien är 1,63 gånger Jordens, och densiteten är 10,9 ± 3,1 g cm-3 (jordens genomsnittliga densitet är 5,515 g cm-3 ), placerar planeten fast i kategorierna av en stenig superjord. Men det kan omges av ett vattenlager i ett "superkritiskt" tillstånd där det är både vätska och gas och toppas av en filt av ånga.
"Det kan vara mycket likt Neptunus, om du drog Neptunus in mot vår sol och tittade på dess atmosfär koka bort," sade Michaël Gillon från Université de Liège i Belgien, huvudforskare för forskningen, som visas i Astrophysical Journal. Huvudförfattaren är Brice-Olivier Demory från Massachusetts Institute of Technology i Cambridge.
Det 55 Cancri-systemet ligger relativt nära jorden, 41 ljusår bort, och stjärnan kan ses med blotta ögat. 55 Cancri e är tidigt låst, så en sida vetter alltid mot stjärnan. Spitzer upptäckte att den solen vetter mot sidan är extremt het, vilket indikerar att planeten förmodligen inte har någon väsentlig atmosfär för att bära solens värme till den upplysta sidan.
NASA: s James Webb Space Telescope, planerat att lanseras 2018, kommer sannolikt att kunna lära sig ännu mer om planetens sammansättning. Teleskopet kanske kan använda en liknande infraröd metod som Spitzer för att söka på andra potentiellt bebodda planeter efter tecken på molekyler som eventuellt är relaterade till liv.
"När vi tänkte på Spitzer för mer än 40 år sedan hade exoplaneter inte ens upptäckts," sa Michael Werner, Spitzer-projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Calif. ”Eftersom Spitzer byggdes mycket bra, har det kunnat anpassa sig till detta nya område och göra historiska framsteg som detta. ”
Under Spitzers pågående utvidgade uppdrag vidtogs åtgärder för att förbättra dess unika förmåga att se exoplaneter, inklusive 55 Cancri e. Dessa steg, som inkluderade att byta en värmare och använda ett instrument på ett nytt sätt, ledde till förbättringar i hur exakt teleskopet pekar på mål.
Källa: JPL
