Tajemnicza sygnatura cieplna z egzoplanety „Hellworld” – 40 lat świetlnych od Ziemi

Przez prawie dwadzieścia lat naukowcy śledzili zagadkowe sygnały z masywnej planety znanej jako 55 Cancri e.

Ognista „Planeta Piekło” – tak zwana superZiemia oddalona o około 40 lat świetlnych – może w ciągu dnia osiągnąć temperaturę ponad 4400 stopni Fahrenheita.

Wkrótce, przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), badacze mają nadzieję w pełni rozszyfrować te sygnały i udowodnić, czy planeta wytwarza całą swoją atmosferę i oddaje ją pod intensywnym ciepłem swojej gwiazdy macierzystej.

Gdy planeta mijała tę gwiazdę, Kopernika, naukowcy zarejestrowali zaćmienia i małe aureole świetlne gwiazdy Kopernika, gdy światło to przechodziło przez piekielną atmosferę 55 Cancri e w stronę Ziemi.

Nowa teoria na temat parującej i odmładzającej atmosfery 55 Cancri e, opublikowana we wrześniu ubiegłego roku, została opracowana po ponownym przejrzeniu zapisów tych zaćmień.

Nowa prognoza badacza: „rzadka i przejściowa atmosfera wtórna” na 55 Cancri e, atmosfera stale zmienna ze względu na ciągłą aktywność wulkaniczną.

Po odkryciu 55 Cancri e w 2004 roku naukowcy zdecydowali, że prawdopodobnie znajdują się na nim wulkany, płynąca lawa i szybkie wiatry niosące burze „deszczowych” skał.

Nawet po chłodniejszej, nocnej stronie temperatury 55 stopni Cancri e oscylują wokół ekstremalnego ciepła stopionej skały, które wynosi około 2060 F.

Według Lily Zhao z Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Instytutu Flatiron w Nowym Jorku planeta jest prawdopodobnie tak gorąca, że ​​„nic, co znamy, nie byłoby w stanie przetrwać na powierzchni”.

the Nowe badanie Wykorzystał światło widzialne i podczerwone zebrane przez trzy oddzielne teleskopy kosmiczne do modelowania składu gazowego stale zmieniającej się atmosfery otaczającej 55 Cancri e.

Zasadniczo uważa się, że wulkany na tej piekielnej planecie regularnie wyrzucają gorący gaz, co jest procesem naturalnie nazywanym „odgazowywaniem”, w wyniku którego cała planeta zostaje wrzucona w nowe warstwy atmosfery.

Jednak wkrótce, jak w zegarku, ostre promieniowanie Słońca i wiatry słoneczne pozbawiły 55 Cancri e większości nowej, przegrzanej atmosfery.

Ale według autora nowego badania, astrofizyka Kevina Henga Z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana w Niemczech wynika, że ​​ta nowa zmiana atmosferyczna nie powoduje, że cała planeta staje się „łysą skałą”, jak sugerują poprzednie teorie.

„Pomimo tego kontrastu” – napisał Heng – „głębokość jego przechodniości [the area of eclipsing planet to its eclipsed star] Pozostaje dość stabilny w czasie i nie jest kompatybilny z materiałami nieprzezroczystymi.

Innymi słowy, nawet w najbardziej „łysym” stanie wydaje się, że atmosfera nadal istnieje, ale jest widoczna jedynie na podstawie jej sygnatury termicznej w podczerwieni.

Heng odkrył dowody z trzech orbitujących teleskopów, w tym Kosmicznego Teleskopu Spitzera i Kosmicznego Teleskopu Cubes, wskazujące na możliwość istnienia cienkiej, stale odnawianej „atmosfery wtórnej”.

„W miarę jak odgazowująca atmosfera ucieka i regeneruje się, szybko dostosowuje się do równowagi radiacyjnej, a wahania temperatury powodują zmianę głębokości zaćmień w podczerwieni” – napisał Heng.

Badania Henga zostały zaakceptowane przez czasopismo Listy do dzienników astrofizycznychale jeszcze nie zweryfikowany – przetestował możliwą obecność różnych gazów w atmosferze 55 Cancri e, aby potwierdzić swoją hipotezę.

Stwierdzono, że tlenek i dwutlenek węgla są bardziej prawdopodobne niż metan.

„Atmosfery zawierające czysty metan zostały wykluczone, ponieważ nie wytwarzają wystarczającego rozproszenia Rayleigha” – napisał Heng.

Rozpraszanie Rayleigha to sprawdzone zasady dotyczące zaginania, tłumienia i ogólnie interakcji atmosfery ze światłem, a nazwa pochodzi od XIX-wiecznego brytyjskiego fizyka Lorda Rayleigha, który jako pierwszy sformułował tę zasadę.

Według wcześniejszych teorii na temat prawdziwego piekła, gdy wokół 55 Cancri e nie ma powłoki gazowej, planeta emituje jedynie światło podczerwone.

Naukowcy ci przewidywali wcześniej, że w przypadku obecności atmosfery w przesyłanym sygnale będzie brać udział zarówno zmienne światło widzialne, jak i podczerwone.

Jednak teoria Heniga skupiała się na dowodach światła podczerwonego w celu zbadania modelu matematycznego stanowiącego dowód słuszności koncepcji, dzięki któremu niewielka ilość atmosfery może zawsze pozostać.

Astrofizycy, w tym Heng, mają nadzieję, że należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pomoże im zmierzyć zmiany w świetle podczerwonym i widzialnym z „piekielnej planety”, która przechodzi między Kopernikiem w centrum Układu Słonecznego a teleskopami tutaj, w pobliżu Ziemi. .

„Piekielna planeta” znajduje się tak blisko swojej gwiazdy macierzystej, że każdą nową orbitę wykonuje w czasie krótszym niż 20 godzin, co może również przyczyniać się do niestabilności jej środowiska, ale oznacza także wiele tranzytów i zaćmień, z których można zbierać dane.

„Zbliżające się obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba prawdopodobnie umożliwią pomiary temperatury atmosferycznej i ciśnienia powierzchniowego, a także temperatury powierzchni” – napisał Heng w swoim nowym artykule.