Záhadný tepelný podpis z exoplanety ‚Hellworld‘ – 40 světelných let od Země

Téměř dvacet let vědci sledovali záhadné signály z masivní planety známé jako 55 Cancri e.

Ohnivé „planetární peklo“ – takzvaná super-Země vzdálená asi 40 světelných let – může na své denní straně dosáhnout teploty více než 4 400 stupňů Fahrenheita.

Vědci doufají, že brzy s pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) tyto signály plně dekódují a prokážou, zda planeta generuje veškerou svou atmosféru a uvolňuje ji intenzivním teplem své mateřské hvězdy.

Když planeta míjela tuto hvězdu, Koperník, vědci zaznamenali zatmění a malá světelná hala z koperníkovské hvězdy, když toto světlo procházelo pekelnou atmosférou 55 Cancri e směrem k Zemi.

Nová teorie o vypařování a omlazování atmosféry 55 Cancri e, zveřejněná loni v září, byla vyvinuta po přehodnocení záznamů o těchto zatměních.

Nová předpověď výzkumníka: „tenká a přechodná sekundární atmosféra“ na 55 Cancri e, atmosféra, která je neustále nestálá kvůli své neustálé vulkanické činnosti.

Poté, co bylo v roce 2004 objeveno 55 Cancri e, vědci usoudili, že pravděpodobně obsahuje sopky, proudící lávu a vysokorychlostní větry nesoucí bouře „dešťových“ hornin.

Dokonce i na jeho chladnější noční straně se teploty na 55 Cancri e pohybují při extrémním žáru roztavené horniny, což je asi 2 060 F.

Planeta je pravděpodobně tak horká, podle Lily Zhao z Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics v New Yorku, „že nic, o čem víme, by na povrchu nemohlo přežít.“

a Nová studie Použil viditelné a infračervené světlo shromážděné ze tří samostatných vesmírných teleskopů k modelování plynného složení této neustále se měnící atmosféry obklopující 55 Cancri e.

V podstatě se má za to, že vulkány pekelné planety pravidelně chrlí horký plyn, což je proces, který se přirozeně nazývá „odplyňování“, který celou planetu smete do nových vrstev atmosféry.

Ale brzy, jako hodinky, drsné sluneční záření a sluneční větry zbavily 55 Cancri e většinu jeho nové, přehřáté atmosféry.

Ale podle autora nové studie, astrofyzika Kevin Heng Z univerzity Ludwiga Maximiliana v Německu tato nová změna atmosféry nezanechává z celé planety „lysý kámen“, jak naznačují předchozí teorie.

„Navzdory tomuto kontrastu,“ napsal Heng, „hloubka jeho přechodnosti [the area of eclipsing planet to its eclipsed star] Zůstává poměrně stabilní v průběhu času a není kompatibilní s neprůhlednými materiály.“

Jinými slovy, dokonce i ve svém nej „plešatém“ stavu se zdá, že nějaká atmosféra je stále přítomná, ale je viditelná pouze prostřednictvím jejího infračerveného tepelného podpisu.

Heng objevil důkazy ze tří dalekohledů na oběžné dráze, včetně Spitzerova vesmírného dalekohledu a vesmírného dalekohledu Cubes, naznačující možnost tenké, neustále obnovované „sekundární atmosféry“.

„Jak odplynující atmosféra uniká a regeneruje se, rychle se přizpůsobuje radiační rovnováze a kolísání teploty způsobuje, že se hloubky zatmění v infračerveném světle mění,“ napsal Heng.

Hengův výzkum časopis přijal Astrophysical Journal Lettersale dosud nerecenzovaný – testoval možnou přítomnost různých plynů v atmosféře 55 Cancri e, aby pomohl potvrdit jeho hypotézu.

Bylo zjištěno, že oxid uhelnatý a oxid uhličitý jsou pravděpodobnější než metan.

„Atmosféry obsahující čistý metan byly vyloučeny, protože nevytvářejí dostatečný Rayleighův rozptyl,“ napsal Heng.

Rayleighův rozptyl je časem prověřená pravidla pro to, jak se atmosféra ohýbá, tlumí a obecně interaguje se světlem, a je pojmenován po britském fyzikovi 19. století Lordu Rayleighovi, který tento princip jako první formuloval.

Podle předchozích teorií o skutečném pekelném světě, když kolem 55 Cancri e není žádná plynová pokrývka, planeta vyzařuje pouze infračervené světlo.

Tito vědci již dříve předpovídali, že když je přítomna atmosféra, k přenášenému signálu přispěje jak fluktuující viditelné, tak infračervené světlo.

Henigova teorie se však zaměřila na důkaz infračerveného světla, aby prozkoumala matematický model „důkaz konceptu“, ve kterém může vždy zůstat tenké množství atmosféry.

Astrofyzici, včetně Henga, doufají, že jim vesmírný teleskop Jamese Webba od NASA pomůže změřit změny v infračerveném a viditelném světle z „pekelné planety“, když prochází mezi Koperníkem ve středu její sluneční soustavy a dalekohledy zde, poblíž Země. .

„Pekelná planeta“ je tak blízko své hostitelské hvězdě, že každou novou oběžnou dráhu dokončí za méně než 20 hodin, což může také přispět k jejímu nestabilnímu prostředí, ale také to znamená mnoho přechodů a mnoho zatmění, ze kterých lze sbírat data.

„Nadcházející pozorování pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba pravděpodobně umožní měření atmosférické teploty a povrchového tlaku a také povrchové teploty,“ napsal Heng ve svém novém článku.