Pierwsze badania atmosfery superziemi!

Po raz pierwszy w historii astronomom udało się zbadać atmosferę egzoplanety należącej do kategorii określanej superziemią. Przy wykorzystaniu danych zebranych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i dzięki nowym technikom analizy, naukowcy dowiedzieli się, że egzoplaneta 55 Cancri e posiada suchą atmosferę, która najprawdopodobniej nie zawiera pary wodnej. Wyniki, które zostaną opublikowane w periodyku Astrophysical Journal wskazują, że atmosfera planety składa się głównie z wodoru i helu.

Międzynarodowy zespół pracujący pod kierownictwem naukowców z University College London (UCL) w Wielkiej Brytanii skupili się na obserwacjach pobliskiej egzoplanety 55 Cancri e, superziemi o masie ok. 8 mas Ziemi. Planeta znajduje się w układzie planetarnym wokół 55 Cancri – gwiazdy odległej od nas o 40 lat świetlnych.

Dzięki obserwacjom wykonanym za pomocą Wide Field Camera 3 (WFC3) , instrumentu zainstalowanego na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a naukowcy byli w stanie przeanalizować atmosferę tej egzoplanety. To pierwsza w historii detekcja gazów w atmosferze superziemi. Uzyskane wyniki pozwoliły zespołowi na szczegółowe zbadanie atmosfery 55 Cancri e i odkrycie w niej wodoru i helu. W atmosferze nie odkryto śladów pary wodnej. Uzyskanie powyższych wyników było możliwe dzięki zastosowaniu nowej techniki obróbki danych.

„To bardzo ekscytujące wyniki ponieważ to pierwszy raz w historii kiedy udało nam się odkryć w widmie swego rodzaju odciski palców gazów tworzących atmosferę superziemi,” tłumaczy Angelos Tsiaras, doktorant z UCL, który wraz ze współpracownikami Ingo Waldmannem oraz Marco Rocchetto opracował technikę analizy. „Obserwacje atmosfery 55 Cancri e wskazują, że planecie udało się utrzymać znaczącą ilość wodoru i helu z mgławicy, w której powstał ten układ planetarny.”

Superziemie takie jak 55 Cancri e uważane są za najpowszechniejszy typ planet w naszej galaktyce. Ich nazwa ‚superziemia’ wywodzi się stąd, że mają one masę większą od masy Ziemi, ale wciąż dużo mniejszą niż gazowe olbrzymy obecne w naszym Układzie Słonecznym. Instrument WFC3 zainstalowany na Hubble’u był już wykorzystywany do badania atmosfer dwóch innych planet tego typu, ale do teraz nie udało się z nich wyłuskać informacji o składzie chemicznym.

55 Cancri e to dość nietypowa superziemia bowiem znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Rok na tej egzoplanecie trwa tylko 18 godzin, a temperatury na powierzchni sięgają nawet 2000 stopni Celsjusza. Dzięki temu, że planeta krąży tak blisko swojej gwiazdy macierzystej zespół naukowców był w stanie wykorzystać nową technikę analizy do uzyskania informacji o planecie podczas jej tranzytu na tle tarczy gwiazdy macierzystej.

Obserwacje obejmowały bardzo szybkie skanowanie gwiazdy za pomocą WFC3 tak, aby można było uzyskać wiele widm. Po połączeniu tych obserwacji i obróbce za pomocą oprogramowania do analizy, naukowcy byli w stanie wyodrębnić widmo 55 Cancri e zanurzone w świetle jej gwiazdy macierzystej.

„Te wyniki umożliwiają nam po raz pierwszy w historii wgląd w atmosferę superziemi. Teraz mamy informacje o aktualnym stanie planety i jej ewolucji. To niezmiernie istotne informacje dla dalszych badań nad 55 Cancri e i innymi superziemiami,” mówi Giovanna Tinetti także z UCL.

Co ciekawe, dane wskazują także na obecność w atmosferze cyjanowodoru – markera atmosfer bogatych w węgiel.

„Taka ilość cyjanowodoru wskazywałaby na atmosferę o bardzo wysokim stosunku węgla do tlenu,” mówi Olivia Venot z KU Leuven, która opracowała chemiczny model atmosfery 55 Cancri e, który pomógł przy analizie danych obserwacyjnych.

„Jeżeli obecność cyjanowodoru i innych związków zostanie za kilka lat potwierdzona przez kolejną generację teleskopów pracujących w podczerwieni, potwierdzi się teoria, że ta planeta faktycznie jest bardzo bogata w węgiel. Prawdziwie egzotyczne miejsce,” podsumowuje Jonathan Tennyson z UCL.

Źródło: spacetelescope

[1] 55 Cancri e to planeta, która wcześniej nazywana była „diamentową” bowiem modele opierające się na jej masie i promieniu wskazywały, że jej wnętrze musi być bogate w węgiel.