Cercetătorii care utilizează Telescopul Spațial James Webb al NASA au detectat cele mai puternice dovezi de până acum ale existenței unei atmosfere pe o planetă stâncoasă din afara sistemului nostru solar. Observațiile efectuate asupra super-planetei stâncoase ultra-fierbinte TOI-561 b sugerează că este înconjurată de o pătură groasă de gaze deasupra unui ocean global de magmă.
Rezultatele ajută la explicarea densității neobișnuit de scăzute a planetei și contestă ideea predominantă conform căreia planetele relativ mici, atât de aproape de stelele lor, nu sunt capabile să susțină atmosfere.
Cu o rază de aproximativ 1,4 ori mai mare decât cea a Pământului și o perioadă orbitală mai mică de 11 ore, TOI-561 b se încadrează într-o clasă rară de obiecte cunoscute sub numele de exoplanete de perioadă ultra-scurtă.
CITEȘTE ȘI: Planul Galactic. NASA va cartografia Calea Lactee cu ajutorul Telescopului Spațial Nancy Grace Roman. VIDEO
Deși steaua sa gazdă este doar puțin mai mică și mai rece decât Soarele, TOI-561 b orbitează atât de aproape de stea – la mai puțin de un milion de mile (a patruzecea parte din distanța dintre Mercur și Soare) – încât trebuie să fie blocată mareic, temperatura laturii sale diurne permanente depășind cu mult temperatura de topire a rocii tipice.
„Ceea ce diferențiază cu adevărat această planetă este densitatea sa anormal de scăzută. Nu este o super-pufoasă, dar este mai puțin densă decât te-ai aștepta dacă ar avea o compoziție asemănătoare Pământului”, a declarat Johanna Teske, cercetătoare la Carnegie Science Earth and Planets Laboratory și autoare principală a unui articol publicat în The Astrophysical Journal Letters.
O explicație pe care echipa a luat-o în considerare pentru densitatea scăzută a planetei a fost aceea că aceasta ar putea avea un miez de fier relativ mic și o manta formată din rocă care nu este la fel de densă ca roca din interiorul Pământului.
CITEȘTE ȘI: Juno a detectat ultima semnătură aurorală lipsă de pe cele patru luni mai mari ale lui Jupiter
Teske este de părere că lucrul acesta ar putea avea sens: „TOI-561 b se distinge printre planetele de perioadă ultra-scurtă prin faptul că orbitează o stea foarte veche (de două ori mai veche decât Soarele), săracă în fier, dintr-o regiune a Căii Lactee cunoscută sub numele de discul gros. Trebuie să se fi format într-un mediu chimic foarte diferit de planetele din propriul nostru sistem solar.”
Compoziția planetei ar putea fi reprezentativă pentru planetele care s-au format când universul era relativ tânăr.
Însă o compoziție exotică nu poate explica totul. Echipa a suspectat, de asemenea, că TOI-561 b ar putea fi înconjurată de o atmosferă groasă, care o face să pară mai mare decât este în realitate. Deși nu se așteaptă ca planetele mici care au petrecut miliarde de ani în radiații stelare intense să aibă atmosfere, unele prezintă semne că nu sunt doar rocă goală sau lavă.
Pentru a testa ipoteza că TOI-561 b are atmosferă, echipa a folosit NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) al lui Webb pentru a măsura temperatura pe partea diurnă a planetei, pe baza luminozității sale în infraroșu apropiat. Tehnica, care implică măsurarea scăderii luminozității sistemului stea-planetă pe măsură ce planeta se mișcă în spatele stelei, este similară cu cea utilizată pentru căutarea atmosferei în sistemul TRAPPIST-1 și pe alte lumi stâncoase.
CITEȘTE ȘI: O nouă descoperire făcută de James Webb: Metan, dioxid de carbon în atmosfera exoplanetei K2-18 b
Dacă TOI-561 b este o rocă goală, fără atmosferă care să transporte căldura spre partea nocturnă, temperatura sa pe partea diurnă ar trebui să se apropie de 2.700 de grade Celsius. Dar observațiile NIRSpec arată că partea diurnă a planetei pare să fie mai aproape de 1.800 de grade Celsius – încă extrem de fierbinte, dar mult mai rece decât se aștepta.
Pentru a explica rezultatele, echipa a luat în considerare câteva scenarii diferite. Oceanul de magmă ar putea transfera o parte din căldură, dar fără atmosferă, partea nocturnă ar fi probabil solidă, limitând fluxul de căldură în direcția opusă părții diurne. Un strat subțire de vapori de rocă la suprafața oceanului de magmă este, de asemenea, posibil, dar, de unul singur, ar avea probabil un efect de răcire mult mai mic decât cel observat.
„Avem nevoie de o atmosferă groasă, bogată în substanțe volatile, pentru a explica toate observațiile. Vânturi puternice ar răci partea diurnă transportând căldură către partea nocturnă. Gaze precum vaporii de apă ar absorbi anumite lungimi de undă ale luminii în infraroșu apropiat emise de suprafață înainte de a ajunge complet în sus prin atmosferă. (Planeta ar părea mai rece deoarece telescopul detectează mai puțină lumină.) De asemenea, este posibil să existe nori strălucitori de silicat care răcesc atmosfera reflectând lumina stelelor”, a arătat Anjali Piette, coautoare de la Universitatea din Birmingham, Regatul Unit.
Deși observațiile Webb oferă dovezi convingătoare pentru o astfel de atmosferă, întrebarea rămâne: Cum poate o planetă mică expusă la radiații atât de intense să se poată menține în orice atmosferă, darămite în una atât de substanțială?
Unele gaze trebuie să scape în spațiu, dar poate nu la fel de eficient pe cât se aștepta.
„Credem că există un echilibru între oceanul de magmă și atmosferă. În același timp în care gazele ies din planetă pentru a alimenta atmosfera, oceanul de magmă le absoarbe înapoi în interior Această planetă trebuie să fie mult, mult mai bogată în substanțe volatile decât Pământul pentru a explica observațiile. Este într-adevăr ca o minge de lavă umedă.” a indicat Tim Lichtenberg de la Universitatea din Groningen, Olanda, unul dintre autorii studiului.
CITEȘTE ȘI: Cometa Nishimura se apropie de Terra. Pasionații de astronomie o pot vedea peste o săptămână
Acestea sunt primele rezultate ale Programului General de Observatori 3860 al lui Webb, care a implicat observarea continuă a sistemului timp de peste 37 de ore, în timp ce TOI-561 b a efectuat aproape patru orbite complete în jurul stelei. Echipa analizează în prezent setul complet de date pentru a cartografia temperatura în jurul planetei și a restrânge compoziția atmosferei.
„Ceea ce este cu adevărat interesant este că setul acesta nou de date deschide și mai multe întrebări decât oferă răspunsuri”, a spus Teske.
Telescopul Spațial James Webb este principalul observator științific spațial din lume. Webb rezolvă mistere din sistemul nostru solar, privind dincolo de lumi îndepărtate din jurul altor stele și investigând structurile și originile misterioase ale universului nostru și locul nostru în acesta. Webb este un program internațional condus de NASA împreună cu partenerii săi, ESA (Agenția Spațială Europeană) și CSA (Agenția Spațială Canadiană).
Autor: Corina Gheorghe
Foto: NASA/ ESA/ CSA/ Ralf Crawford (STScI)
CITEȘTE ȘI: Telescopul James Webb a detectat vapori de apă în zona de formare a planetelor stâncoase
