Super-jorden 55 Cancri e (alias Janssen) är något berömd, exoplanet går. Ursprungligen upptäcktes 2004, var denna värld en av de få vars upptäckt föregick Kepler uppdrag. År 2016 var det också den första exoplaneten som hade sin atmosfär med framgång. Under åren har flera studier genomförts på denna planet som avslöjade några ganska intressanta saker om dess sammansättning och struktur.
Till exempel trodde forskare en gång att 55 Cancri var en "diamantplanet", medan nyare arbete baserat på data från Spitzer rymdteleskop drog slutsatsen att ytan var täckt av sjöar med het lava. En ny studie utförd av forskare från NASA: s Jet Propulsion Laboratory indikerar emellertid att trots sin intensiva ytvärme har 55 Cancri e en atmosfär som är jämförbar med jordens, bara mycket varmare!
Studien, med titeln "Ett fall för en atmosfär på jorden 55 Cancri e", dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal. Ledd av Isabel Angelo (en fysik major med UC Berkeley) med hjälp av Renyu Hu - en astronom och Hubble Fellow med JPL och Caltech - genomförde paret en mer detaljerad analys av Spitzer data för att bestämma sannolikheten och sammansättningen av en atmosfär runt 55 Cancri e.
Tidigare studier av planeten noterade att denna superjord (som är dubbelt så stor som vår planet) kretsar mycket nära sin stjärna. Som ett resultat har den en mycket kort omloppsperiod på cirka 17 timmar och 40 minuter och är tidigt låst (med en sida ständigt vänd mot stjärnan). Mellan juni och juli 2013, Spitzer observerade 55 Cancri e och erhöll temperaturdata med sin speciella infraröda kamera.
Ursprungligen sågs temperaturdata som en indikation på att det fanns stora lavavlagringar på ytan. Men efter att ha analyserat den här informationen igen och kombinerat den med en ny modell som Hu tidigare utvecklat, började teamet dock tvivla på denna förklaring. Enligt deras upptäckter måste planeten ha en tjock atmosfär, eftersom lavasjöar utsatta för rymden skulle skapa hotspots med höga temperaturer.
Dessutom noterade de också att temperaturskillnaderna mellan dag och natt sida inte var så betydande som tidigare trott - en annan indikation på en atmosfär. Genom att jämföra förändringar i planetens ljusstyrka med energiflödesmodeller drog teamet slutsatsen att en atmosfär med flyktiga material var den bästa förklaringen för de höga temperaturerna. Som Renyu Hu förklarade i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
”Om det finns lava på denna planet, skulle det behöva täcka hela ytan. Men lavan skulle vara dold för vår syn av den tjocka atmosfären. Forskare har diskuterat om denna planet har en atmosfär som Jorden och Venus, eller bara en stenig kärna och ingen atmosfär, som Merkurius. Fallet för en atmosfär är nu starkare än någonsin. ”
Med hjälp av Hu: s förbättrade modell för hur värme skulle strömma över planeten och stråla tillbaka ut i rymden, fann de att temperaturen på dagsidan i genomsnitt skulle vara cirka 2573 K (2300 ° C; 4200 ° F). Under tiden skulle temperaturen på den "kalla" sidan i genomsnitt vara cirka 1573 - 1673 K (1.300 - 1.400 ° C; 2.400 - till 2.600 ° F). Om planeten inte hade någon atmosfär, skulle skillnaderna i temperatur vara mycket mer extrema.
När det gäller sammansättningen av denna atmosfär avslöjade Angelo och Hu att den sannolikt liknar jordens - som innehåller kväve, vatten och till och med syre. Även om det är mycket varmare så verkade den atmosfäriska densiteten också vara lik den på jorden, vilket antyder att planeten är troligen stenig (alias jordbunden) i sammansättning. På nackdelen är temperaturen alldeles för heta för att ytan ska kunna hålla flytande vatten, vilket gör att bebodden är en icke-start.
I slutändan gjordes den här studien möjlig tack vare Huss utveckling av en metod som underlättar exoplanetens atmosfär och ytor enklare. Angelo, som ledde studien, arbetade med den som en del av sin praktikplats med JPL och anpassade Hu's modell till 55 Cancri e. Tidigare hade den här modellen endast använts på massgassjättar som går i närheten av deras respektive solar (även "Hot Jupiters").
Naturligtvis finns det olösta frågor som denna studie hjälper till att ta upp, till exempel hur 55 Cancri har undvikit att förlora sin atmosfär till rymden. Med tanke på hur nära planeten kretsar kring sin stjärna, och det faktum att den är tidigt låst, skulle den bli utsatt för intensiva mängder strålning. Ytterligare studier kan hjälpa till att avslöja hur detta är fallet och kommer att hjälpa till att främja vår förståelse av stora, steniga planeter.
Tillämpningen av denna modell på en Super-Earth är det perfekta exemplet på hur exoplanetforskning har utvecklats under senare år. Ursprungligen begränsades forskare till att studera gasjättar som går i närheten av deras stjärnor (såväl som deras respektive atmosfär) eftersom dessa är de enklaste att upptäcka och karakterisera. Men tack vare förbättringar i instrumentering och metoder växer utbudet av planeter vi kan studera.
