Супер-Земля 55 Cancri e (aka. Janssen) несколько известна, как экзопланета. Первоначально обнаруженный в 2004 году, этот мир был одним из немногих, чье открытие предшествовало Kepler миссия. К 2016 году это была также первая экзопланета, которая успешно характеризовала свою атмосферу. За прошедшие годы на этой планете было проведено несколько исследований, которые выявили некоторые довольно интересные вещи о ее составе и структуре.
Например, когда-то ученые полагали, что 55 Канкри была «алмазной планетой», тогда как более поздняя работа, основанная на данных из Космический телескоп Spitzer пришел к выводу, что его поверхность была покрыта озерами из горячей лавы. Тем не менее, новое исследование, проведенное учеными из Лаборатории реактивного движения НАСА, показывает, что, несмотря на интенсивное поверхностное тепло, 55 Cancri имеет атмосферу, сравнимую с земной, только намного горячее!
Недавно было опубликовано исследование под названием «Случай атмосферы на сверхземной Земле 55». Астрофизический журнал. Во главе с Изабель Анджело (специалист по физике в Калифорнийском университете в Беркли) при содействии Реню Ху - астронома и сотрудника Хаббла из JPL и Caltech - пара провела более подробный анализ Spitzer данные для определения вероятности и состава атмосферы около 55 Cancri e.
Предыдущие исследования планеты отмечали, что эта супер-Земля (которая в два раза больше нашей планеты) вращается очень близко к своей звезде. В результате он имеет очень короткий орбитальный период, около 17 часов и 40 минут, и имеет приливную блокировку (одна сторона постоянно обращена к звезде). С июня по июль 2013 года Spitzer наблюдал 55 Cancri e и получил данные о температуре, используя свою специальную инфракрасную камеру.
Первоначально данные о температуре рассматривались как признак того, что на поверхности существовали большие отложения лавы. Однако, после повторного анализа этих данных и объединения их с новой моделью, ранее разработанной Ху, команда начала сомневаться в этом объяснении. Согласно их выводам, планета должна иметь плотную атмосферу, так как открытые для космоса лавовые озера создадут пятна высокой температуры.
Более того, они также отметили, что различия в температуре между дневной и ночной сторонами не были столь значительными, как считалось ранее - еще один признак атмосферы. Сравнивая изменения яркости планеты с моделями потока энергии, команда пришла к выводу, что атмосфера с летучими материалами была лучшим объяснением высоких температур. Как Реню Ху объяснил в недавнем заявлении для прессы НАСА:
«Если на этой планете есть лава, она должна покрыть всю поверхность. Но лава будет скрыта от нашего взгляда густой атмосферой. Ученые спорят, есть ли на этой планете атмосфера, подобная Земле и Венере, или просто скалистое ядро, а атмосферы нет, например, Меркурия. Дело в атмосфере сейчас сильнее, чем когда-либо ».
Используя улучшенную модель Ху о том, как тепло будет распространяться по всей планете и излучаться обратно в космос, они обнаружили, что температура на дневной стороне будет в среднем около 2573 К (2300 ° С; 4200 ° F). Между тем, температура на «холодной» стороне будет в среднем около 1573–1673 К (1300–1400 ° C; 2400–2600 ° F). Если бы на планете не было атмосферы, различия в температуре были бы гораздо более значительными.
Что касается состава этой атмосферы, Анджело и Ху показали, что она, вероятно, похожа на земную - содержит азот, воду и даже кислород. Несмотря на то, что плотность атмосферы намного выше, плотность атмосферы также, по-видимому, аналогична плотности Земли, что говорит о том, что планета, скорее всего, является каменистой (она же земная) по составу. С другой стороны, температура слишком высокая для поверхности, чтобы поддерживать жидкую воду, что делает обитаемость непростой.
В конечном счете, это исследование стало возможным благодаря разработке Ху метода, который облегчает изучение атмосфер и поверхностей экзопланет. Анджело, который руководил исследованием, работал над ним в рамках своей стажировки в JPL и адаптировал модель Ху к 55 Cancri e. Ранее эта модель применялась только к массовым газовым гигантам, которые вращаются вокруг своих соответствующих солнц (он же «горячие юпитеры»).
Естественно, есть нерешенные вопросы, которые помогает поднять это исследование, например, как 55 Cancri e избежали потери своей атмосферы в космосе. Учитывая то, как близко планета вращается к своей звезде, и тот факт, что она примыкает, она будет подвергаться интенсивному излучению. Дальнейшие исследования могут помочь понять, как это происходит, и помогут нам лучше понять большие каменистые планеты.
Применение этой модели к Супер-Земле является прекрасным примером того, как исследования экзопланет развивались в последние годы. Первоначально ученые ограничивались изучением газовых гигантов, которые вращаются вокруг своих звезд (а также их соответствующих атмосфер), поскольку их легче всего определить и охарактеризовать. Но благодаря усовершенствованиям приборов и методов, диапазон планет, которые мы способны изучать, растет.
