Webb wykrył atmosferę w egzoplanecie

Teleskop Jamesa Webba najprawdopodobniej wykrył atmosferę wokół odległej o 41 lat świetlnych planety 55 Cancri e. To jak dotąd najlepszy w historii dowód na obecność atmosfery otaczającej odległą planetę skalistą.

55 Cancri e to odkryta w 2011 roku jedna z pięciu planet okrążających podobną do Słońca gwiazdę 55 Cancri A. Nosi też nazwę Janssen - upamiętniającą twórcę pierwszego mikroskopu optycznego, holenderskiego optyka Zachariasza Janssena.

To skalista planeta klasyfikowana jako tzw. super-ziemia – większa od Ziemi i mniejsza od Neptuna.

Macierzystą gwiazdę okrąża na bardzo wąskiej orbicie – w odległości nieco ponad 2 mln km (najbliższy Słońca Merkury oddalony jest od gwiazdy o prawie 60 mln km). Z tego powodu jej powierzchnia, według ekspertów, jest pokryta oceanem stopionej magmy.

Prawdopodobnie planeta jest przy tym zwrócona cały czas tą samą stroną w kierunku gwiazdy.

Ze względu na ogromną temperaturę i promieniowanie gwiazdy istnienie atmosfery wokół planety podawano w wątpliwość.

Na to pytanie nie odpowiedziało z dużą pewnością żadne prowadzone w czasie ponad dekady badanie, choć obserwacje z pomocą Teleskopu Spitzera sugerowały ewentualną obecność atmosfery bogatej w tlen, azot i dwutlenek węgla.

Brano też jednak pod uwagę, że planeta jest najwyżej pokryta obłokiem złożonym z krzemu, żelaza, wapnia czy aluminium pochodzących z odparowanych skał.

„Planeta jest tak gorąca, że część roztopionych skał powinna wyparować” – podkreśla dr Renyu Hu z NASA JPL, główny autor odkrycia.

Teraz Teleskop Webba prawdopodobnie rozwiązał zagadkę. Jego działające w podczerwieni instrumenty dokładnie zmierzyły zmiany w ilości promieniowania emitowanego przez układ, w czasie gdy planeta okrąża gwiazdę. To pozwoliło wydedukować ilość światła emitowanego przez jasną stronę planety.

Na obecność atmosfery wskazuje po pierwsze relatywnie niska temperatura globu. Jak wyjaśniają eksperci, przy odkrytej stopionej skale należałoby spodziewać się ok. 2200 st. C., tymczasem zmierzono 1540 st. C.

„To bardzo silne wskazanie, że energia jest transportowana z jasnej strony na ciemną, prawdopodobnie przez bogatą w gazy atmosferę” – mówi dr Renyu.

Strumienie lawy mogłyby transportować po całej planecie dużo mniejsze ilości ciepła – uważają naukowcy.

Jednocześnie długość fal emitowanego światła wskazuje na obecność dwutlenku albo tlenku węgla. „To ekscytujące wiadomości. Spędziliśmy ostatnie 10 lat na tworzeniu modeli różnych scenariuszy, próbując zrozumieć, jak ten świat może wyglądać. Uzyskanie potwierdzenia naszej pracy jest bezcenne” – mówi prof. Yamila Miguel - współautorka publikacji, która ukazała się w magazynie „Nature” (https://www.nature.com/articles/s41586-024-07432-x).

Atmosfera raczej nie pochodzi z czasów formowania się planety. Dawno zostałaby bowiem usunięta przez silne promieniowanie gwiazdy i wysoką temperaturę powierzchni.

„Mówimy raczej o wtórnej atmosferze, która jest nieustannie odnawiana przez ocean magmy. W magmie można znaleźć nie tylko kryształy i ciekłą skałę, ale także duże ilości rozpuszczonego gazu” – wyjaśnia współautor pracy dr Aaron Bello-Arufe.

Prawdopodobnie więc atmosfera zawiera różnorodne gazy, w tym azot, dwutlenek siarki, a także odparowane skały i parę wodną. Mogą w niej tworzyć się nawet krótko żyjące chmury zbudowane z kropel lawy, która skropliła się w atmosferze.

Dzięki opisanym zjawiskom, planeta może być doskonałym miejscem do obserwacji oddziaływań między atmosferami, powierzchniami i wnętrzami planet. Może nawet wiele powiedzieć o tym, jak wyglądała dawna Ziemia, a także Mars i Wenus.

„Ostatecznie chcemy dowiedzieć się, jakie warunki umożliwiają skalistym planetom utrzymywanie bogatej w gazy atmosfery, co jest podstawowym warunkiem dla istnienia życia” – podkreśla dr Renyu. (PAP)

Autor: Marek Matacz

mat/ bar/