Jedan od nama najbližih egzoplaneta u zviježđu Rak, prvi put otkriven 2004. godine, nedavno je postao žarište svemirskih teleskopa Hubble, Spitzer i najveća zemaljska opservatorija. Zahvaljujući novim astronomskim instrumentima i algoritmima za analizu podataka, sada je bilo moguće odrediti prisutnost i sastav njegove atmosfere. Za egzoplanete klase "super-zemlja" takav je posao izveden prvi put.
Binarna zvijezda 55 Rak odavno privlači pažnju. Na nebu je vidljiv golim okom, budući da je udaljen samo 40,9 svjetlosnih godina od nas i ima sjaj od 0,6 sunčevih zraka. Glavna zvijezda u ovom sustavu pripada istom glavnom spektralnom tipu (GxV) kao i Sunce. Njegova je masa također blizu mase Sunca, a oko njega se vrti najmanje pet planeta. Svaki od njih detektiran je Doplerovom spektroskopijom. Tada je otkriće egzoplaneta potvrđeno uz pomoć promatranja izvršenih na orbiti i najvećim prizemnim opservatorijama.
Među svim egzoplanetima otkrivenim u sunčevoj zvijezdi, najveću pažnju astronoma sada privlači 55 Cancer e. To je super zemlja sa visokim udjelom ugljika. S masom od 8,37 zemlje i radijusom 2,17 puta većim od zemlje, moraju se stvoriti u njezinim utrobama uvjeti za intenzivno stvaranje dijamanata. Prema primarnim procjenama, njihov ukupni volumen premašuje veličinu Zemlje. Dodatni interes za egzoplanet bio je zbog činjenice da su matematički modeli predviđali prisutnost guste atmosfere s velikom vjerojatnošću sadržaja vodene pare.
Svemirski teleskop Hubble (Slika: nasa.gov).
Dugo vremena pokušavali su potvrditi ili negirati te podatke, navodeći parametre planeta, njegov mogući sastav i podrijetlo. Od 2014. godine za to se koristi najnapredniji instrument na Hubble svemirskom teleskopu, WFC3 kamera. Međutim, opažanja u vidljivom i blizu infracrvenog svjetla omogućila su određivanje samo redovitih tranzita egzoplaneta na pozadini matične zvijezde, bez pružanja novih podataka.
Istraživačima je pomoglo uspješno mjesto egzoplanete 55 Cancer e. Budući da je 64 puta bliža svojoj zvijezdi nego što je Zemlja Suncu, traje samo 18 sati godišnje, a površina se zagrijava i do 2000 K. Zbog jakog zagrijavanja svijetli u sredini infracrvenog zračenja. Infracrvena svjetlost, koja je za planete rijetka, omogućuje joj proučavanje ne samo pomoću opažanja u optičkom rasponu, već i pomoću aparata Spitzerovog orbite-teleskopa.
Svemirski svemirski teleskop (Slika: NASA / JPL-Caltech).
Kombinirani podaci prikupljeni od Hubble i Spitzer svemirskih teleskopa i zemaljskih opservatorija omogućili su istraživačima na University College London da procijene sastav plinova omotača egzoplaneta. Metode spektralne analize kemijskog sastava naširoko se koriste za proučavanje zvijezda i atmosfere planeta Sunčevog sustava, ali za daleku super-zemlju prvi put su se pokazale jednako informativnim.
Promotivni video:
U atmosferi egzoplaneta 55 Rak pronađene su velike količine vodika i helija. Vjerojatno je ove svjetlosne elemente zarobila rano iz oblaka ioniziranog plina tijekom stvaranja lokalnog sunca. Unatoč svim očekivanjima i preliminarnim proračunima, vodena para u atmosferi egzoplaneta još nije otkrivena, niti u tragovima.
Zbog intenzivnog zagrijavanja zvijezde 55 Rak A, super-Zemljina kora konstantno se topi tijekom dana i jedva ima vremena da se ohladi preko noći. Uzlaznim toplinskim tokovima, čestice ugljika i njegovih spojeva, uglavnom anorganskih, stalno ulaze u atmosferu. Tijekom različitih reakcija uglavnom nastaju oksidi, cijanovodik (para vodikovog cijanida) i acetilen. Prevladavanje ugljičnog monoksida nad ugljičnim dioksidom ukazuje na visok omjer ugljika i kisika. Prisutnost cijanid vodika i drugih molekula koje smo otkrili možda će za nekoliko godina potvrditi sljedeće generacije infracrvenih teleskopa. U ovom ćemo slučaju dobiti nove dokaze da je ovaj planet izuzetno bogat ugljikom i općenito vrlo neobičan “, komentirao je jedan od autora studije Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov