Těžko uvěřit! Exoplaneta se smaží ve vlastní šťávě, přesto má možná atmosféru!

55 Cnc e (kresba), credit: NASA/JPL-Caltech
55 Cnc e (kresba), credit: NASA/JPL-Caltech

Astronomové objevili řadu pekelných světů. Nemyslíme teď horké jupitery ale spíše planety o velikosti Země a o něco větší, které obíhají okolo svých sluncí extrémně blízko. Tak blízko, že okolo své hvězdy oběhnou za méně než jeden den.

Jedním z již starších příkladů je 55 Cnc e. Jedná se o jednu z pěti planet v systému 55 Cnc, který byl dlouho nejpočetnějším exoplanetárním systémem. Na rozdíl od mnoha Keplerových objevů se nejedná o kompaktní systém. Planety mají oběžné doby od 0,7 do 4867 dní.


Všechny planety byly objeveny měřením radiálních rychlostí, ale u 55 Cnc e se v roce 2011 podařilo detekovat také tranzity, což umožnilo podrobnější průzkum planety.

Láva nebo atmosféra?

55 Cnc e oběhne svou hvězdu za něco málo přes 17 hodin. Vzdálenost od hvězdy je jen 233 tisíc kilometrů, přičemž mateřská hvězda je podobná Slunci. Planeta je 8krát hmotnější a 2krát větší než Země.

Povrch planety dostává opravdu extrémní dávky záření. Na základě pozorování Spitzerova dalekohledu a modelů astronomové předpokládali, že na povrchu planety budou obří jezera lávy, která odráží záření hvězdy a přispívají i k vyšší pozorovatelné teplotě planety. Láva velmi pomalu proudí na noční stranu a dochází tak k distribuci tepla.

Isabel Angelo a Renyu Hu ale nyní přišli s novým modelem, který pracuje z pozorováními dalekohledu Spitzer z léta 2013. Podle nich to na povrchu 55 Cnc e vypadá trochu jinak.

Planetu samozřejmě nevidíme, ale představme si, jak obíhá okolo hvězdy. Nejen, že před hvězdou tranzituje, ale také nám občas zmizí za hvězdou. Před a po tomto zákrytu pozorujeme denní stranu planety. Jakmile planeta zmizí, mělo by dojít k poklesu záření, které k nám vychází – v tu chvíli pozorujeme jen přímé záření hvězdy a nikoliv záření hvězdy a záření odražené planetou. Následně se planeta zase objeví a její kotouček začne dorůstat stejně, jako je tomu u fází Měsíce. Tranzit pak můžeme považovat fakticky za nov. Jasnost hvězdy klesá vlivem tranzitu planety a ta nám ukazuje noční stranu. Z pozorování těchto fází mohou astronomové zjistit spoustu informací.

Pokud planeta nemá atmosféru, budou teplotní rozdíly mezi noční a denní stranou extrémní, protože planeta má vázanou rotaci. V případě, že planeta má atmosféru, dochází k distribuci tepla a rozdíly budou menší. V případě 55 Cnc e bude teplota na denní straně zhruba 2500 K (2300 °C) a na noční 1600 K (1400 °C). Jedná se o dosti velký rozdíl, ale ne zase tak velký, jaký bychom čekali.

Podle autorů studie má 55 Cnc e atmosféru (cca 1,4 barů). Složení atmosféry můžeme jen odhadovat. Na základě pozorování víme, že v ní určitě nebude dominovat vodní pára a oxid uhličitý.

Dalším scénářem může být situace, kdy atmosféru tvoří prvky odpařující se z atmosféry. Podobná atmosféra například z kyslíku, hořčíku či železa by nedokázala distribuovat teplo na noční stranu. Podle vědců je nejpravděpodobnějším scénářem velmi silná atmosféra s dominancí oxidu uhelnatého nebo dusíku. Pokud by v atmosféře planety převažoval dusík, musela by obsahovat také menší množství vodní páry (0,2 %) nebo oxidu uhličitého (2 %), aby dosáhla zmíněných 1,4 barů.

K ověření této hypotézy bude potřeba dalších pozorování exoplanety. Pokud by se existence atmosféry potvrdila, byl by to převratný objev. Dosud se předpokládalo, že podobné pekelné světy o atmosféru dávno přišly.

Zdroje: JPL, A Case for an Atmosphere on Super-Earth 55 Cancri e