Jeden z nejbližších exoplanet k nám v souhvězdí Rakovina, poprvé objevený v roce 2004, se nedávno stal středem pozorování kosmických dalekohledů Hubble, Spitzer a největších pozemních observatoří. Díky novým astronomickým nástrojům a algoritmům pro analýzu dat bylo nyní možné určit přítomnost a složení jeho atmosféry. U exoplanet třídy „super-země“byla taková práce provedena poprvé.
Binární hvězda 55 Rakovina dlouho přitahuje pozornost. Je vidět na obloze pouhým okem, protože je od nás jen 40,9 světelných let a má svítivost 0,6 sluneční. Hlavní hvězda v tomto systému patří ke stejnému hlavnímu spektrálnímu typu (GxV) jako Slunce. Jeho hmota je také blízká hmotnosti Slunce a kolem ní se točí nejméně pět planet. Každá z nich byla detekována Dopplerovou spektroskopií. Poté byl objev exoplanet potvrzen pozorováním na orbitální a největší pozemní observatoře.
Ze všech exoplanet objevených ve hvězdě podobné slunci přitahuje největší pozornost astronomů 55 Rakovina e. Je to super-země s vysokým obsahem uhlíku. S hmotností 8,37 Země a poloměrem 2,17krát větší než je Země, musí být ve svých útrobách vytvořeny podmínky pro intenzivní tvorbu diamantů. Podle primárních odhadů jejich celkový objem přesahuje velikost Země. Další zájem o exoplanet byl způsoben skutečností, že matematické modely předpovídaly přítomnost husté atmosféry s vysokou pravděpodobností obsahu vodní páry.
Hubbleův kosmický dalekohled (obrázek: nasa.gov).
Dlouho se pokusili tato data potvrdit nebo popřít a specifikovat parametry planety, její možné složení a původ. Od roku 2014 se k tomu používá nejpokročilejší přístroj Hubble Space Telescope, kamera WFC3. Pozorování ve viditelném a blízkém infračerveném světle však umožnila určit pouze pravidelné průchody exoplanety na pozadí mateřské hvězdy, aniž by poskytla nové informace.
Výzkumným pracovníkům pomohlo úspěšné umístění exoplanetu 55 Cancer e. Protože je 64 krát blíže ke své hvězdě než Země ke Slunci, trvá pouze 18 hodin ročně a povrch se zahřívá až do roku 2000 K. Díky silnému zahřívání svítí v infračerveném světle. Infračervená svítivost, která je pro planety vzácná, umožňuje jej studovat nejen pozorováním v optickém rozsahu, ale také pomocí přístroje Spitzerovy orbitální dalekohledy.
Kosmický dalekohled Spitzer (Obrázek: NASA / JPL-Caltech).
Kombinovaná data shromážděná vesmírnými dalekohledy Hubble a Spitzer a pozemními observatořími umožnila vědcům z University College London posoudit složení plynové obálky exoplanety. Metody spektrální analýzy chemického složení se široce používají ke studiu hvězd a atmosféry planet sluneční soustavy, ale u vzdálené super-země se poprvé ukázaly stejně informativní.
Propagační video:
V atmosféře exoplanetu 55 Cancer bylo nalezeno velké množství vodíku a helia. Pravděpodobně zachytila tyto světelné prvky brzy z oblaku ionizovaného plynu během formování místního slunce. I přes všechna očekávání a předběžné výpočty nebyla vodní pára v atmosféře exoplanety detekována ani ve stopových množstvích.
Díky intenzivnímu zahřívání hvězdou 55 Rakovina A se kůra super-Země neustále během dne roztaví a sotva má čas ochladit přes noc. Se stoupajícími tepelnými toky do atmosféry neustále vstupují částice uhlíku a jeho sloučeniny, většinou anorganické. V průběhu různých reakcí se tvoří hlavně oxidy, kyanovodík (páry kyanovodíku) a acetylen. Převaha oxidu uhelnatého nad oxidem uhličitým naznačuje vysoký poměr uhlíku k kyslíku. „Přítomnost kyanovodíku a dalších molekul, které jsme objevili, může být za několik let potvrzena příští generací infračervených dalekohledů. V tomto případě dostaneme nové důkazy o tom, že tato planeta je extrémně bohatá na uhlík a obecně velmi neobvyklá, “- komentoval jeden z autorů studie Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov