Astronomer har sammanställt den första heat map för superjordar

196

Лава

55 Cancri e är en extrasolär planet med en identitetskris. Efter det öppnades 2004 på ett mycket nära omloppsbana runt en stjärna 40 ljusår från oss, astronomer som heter planeten “superjordar”. Att bara vara 8 gånger mer massa och 2 gånger större än vår värld, 55 Cancri e är i kategorin Weltervikt, gräns som varierar mellan gas jättar och jordlika planeterna. Inget sånt i vårt solsystem har vi ännu inte hittat.

För år forskare tror att den bästa förklaringen för dess Mellanvikt närvaro av en fast kärna storleken på Jorden, omgiven av en tät ångande atmosfär. Men, den nya kartan över planeten — den första av sitt slag för en sådan liten liten värld — föreslår att 55 Cancri e kanske inte har atmosfären och att vara högtrycksspruta, hälften smält boll av slagg.

För månaden av observation (tydliga tid) på ir-space telescope NASA Spitzer, en grupp ledd av Brice-Olivier Demory från University of Cambridge grovt skissad karta heat “- fas curve” av planeten — variationen av dess ljusstyrka när den rör sig runt stjärnan. Planeten är tidvatten låst med sin stjärna, dvs den världen roterar ett varv runt sin axel per bana, därför, en halvklotet är för evigt badade i solsken och den andra ligger i mörker. Mätningar visade att natten sidan av planet bör visa en röd glöd, när temperaturen på den överstiger 1000 grader Celsius — som en masugn. Men på dagtid sidan av 55 Cancri e temperaturen två gånger, och hot spot flyttas Österut från den förväntade ställning direkt under stjärnan. Resultaten av de forskare som var publicerad i Nature.

Лава

Mycket märkbar skillnad mellan de temperaturer mellan dag och natt sidor för att indikera brist på 55 Cancri synliga atmosfär, som vindarna ska flytta värme mellan de två hjärnhalvorna. Men skiftade hot spot dayside tyder på att något är fortfarande omfördelar värmen, förstör honom bara lite längre Österut, bort från punkten “under stjärnan” på planetens yta, där ljuset från stjärnan som mest intensivt.

“Vi använde först fjärranalys för att kartlägga fördelningen av temperaturen i superjordar, säger studie medförfattare Nikku Madhusudhan av Universitetet i Cambridge. Det var ett bra resultat, men det är mycket märkligt: en del data tyder på att planeten kan inte vara stämningen, den andra delen säger att något måste flow”.

Och detta “något”, enligt Demory mest sannolikt smält sten. “Hot spot” 55 Cancri e, om det hade ingen atmosfär, innebär att vi ser nakna fast planet med en aktuell på dess yta med lava, som delvis fördelar värmen på sida dag, säger Demory. Dag-sidan bör vara täckt med vatten som cirkulerar lava, och det enklaste och mindre trögflytande lava bör flöde i riktning mot natten sida, där det kyler, och kristalliserar naturligt ackumuleras i form av fast berg.

Annars, säger han, att planeten måste vara stämningen, om än väldigt märkligt med moln av avdunstat rock. Kraftiga vindar flyttade molnen i Öster tillsammans med rotation i planet, att flytta hot spots, men också sten par skulle snabbt kyla ned och falla till ytan efter att nå natten sida.

“Det är svårt att hitta den blandning av komponenter som skulle bete sig på det sättet, säger Demory. — Vi behöver något som är glada att det skulle vara gasformiga på dagtid sida, men kondensera på natten sida. Vi var ute efter, men har ännu inte hittat något ämne som uppfyller dessa kriterier, så vi som alternativ i lava tills vi bekräfta return”.

Лава

“Det är väldigt intressant att vi har en fas kurvan för superjordar, säger Sara Seager, astronom och planetariska forskare på mit. — Detta visar att astronomer att göra allt som är möjligt för att optimera metoder för att arbeta med mindre och mindre planeter, och vad naturen gav oss åter en nyfiken planet, som kretsar kring nära ljusa stjärnor.”

Hard target

Men inte alla är övertygade om att 55 Cancri e är en lava världen, eller att fas kurva i planet från Spitzer är i allmänhet rätt. Nicolas Cowan, astronom vid McGill University, som används Spitzer data för att skapa värme kartor av gas jättar bland de exoplaneter, inte säker på om den gamla teleskop kunde hantera problemet med den studie av världar mindre.

“Raw teleskop data ofta uppvisar variationer på ett par procent, som har någon sida som inte påverkar frågan om planeten eller ens sin stjärna, säger Cowan. Men i motsats till de förändringar som meddelade att kompensera ljusstyrka 55 Cancri e är mätt i miljondelar. Sådana tunnaste dimensionen i allmänhet stål, i princip, eftersom den inhemska stjärna, planet är mycket ljus och ger därför fler fotoner för astronomer. Dessutom, 55 Cancri e passerar framför stjärnan sett från Jorden, kasta en skugga som astronomer kan söka efter information om en möjlig jordens atmosfär och yta.

“Men ärligt talat, det är ett spännande resultat, som markerar kollision av ecogeology och ecoclimatology — fortsätter Cowan. — Jag misstänker att signalen är en instrumentell snarare än astrophysical i naturen. Spitzer fungerar bättre än det borde, men vi tenderar att utnyttja det, bry dig inte. Vi lär vetenskap, att noggrant studera alla alternativ som rymdfarkoster och instrument kan medföra är att gradvis ändra ljusstyrkan i systemet. Vi är övertygade om att vi kan överlåta våra modeller av arbetet av Spitzer tio tusen gånger utan en; vi är i okänt territorium ända tills vi är bekymrade över beteendet hos detektorn”.

Heather Nutson, en astronom vid California Institute of technology, som uppfann den termiska kartläggning av gigantiska exoplaneter för Spitzer, skeptisk. “Frågan är en miljard dollar verkligen är så här: 55 Cancri e är i själva verket en solid planet, men absolut ingen eller liten atmosfären?”, säger hon.

Nutson del av ett team under ledning av hennes tidigare studenter Björn, Bennike, som nu använder Hubble space telescope) för att utforska planeter i jakt på en lång dag. I synnerhet de ser på planet under transporten väntar för utbyggnaden av jordens skugga som är förknippade med det faktum att ljus absorberas av väte-och generös atmosfär. En annan grupp av forskare tog offentligt tillgängliga data Tillsyns-program Bennecke att säga om upptäckten av atmosfären på 55 Cancri e, men Nutson och tvivel i dessa resultat.

“Denna planet var målet för många observationsstudier kampanjer med Hubble och Spitzer, och vi har fortfarande inte hittat svar på enkla frågor om sammansättningen av mark och atmosfär, säger Nutan. — Detta talar för att svårigheten att observera sådana små planeter.”

Dyka djupt

Om 55 Cancri e är en lava världen kan det öppna nya gränser i studien av exoplaneter. Av de tusentals av exoplaneter som nu är känt, är den mest varma supersell, att bo nära sina stjärnor, som talar om den stora förekomsten av denna typ av planeter i vår galax. Lanserades i 2017, satellit-TESS och CHEOPS ska tillsammans upptäcka och lära sig en hel del fler planeter som 55 Cancri e.

CHEOPS bandet planerar redan omfattande observationer av 55 Cancri e, säger Demory, i jakt på plymer eller andra utsläpp som är förknippade med eventuella vulkanutbrott. Rymdteleskopet James Webb, är planerade för lansering under 2018, skulle kunna studera den kemiska sammansättningen av det förångade materialet från ytan av en brända jordens starka strålning från stjärnor, “att lukta krut raser”, som pyroxen och olivin, för att studera geokemiska cykler avlägsen värld. Och för att skingra uppfattningen att 55 Cancri e innehåller hav av lava, en gång för alla.

“Folk undrar varför denna typ av planeter som är intressant, om det är helt olämpliga för livet, till skillnad från Jorden, säger studie medförfattare Vlada Stamenkovic, en geolog vid Caltech. Men för att förstå de jordlika planeterna, vi måste förstå deras kemi och inre processer som styr viktiga för livet i hav och atmosfär. Delvis smält planeter som 55 Cancri e kunde hjälpa oss att lära oss mer om vad som finns inuti dem och hur de är gjorda”.

Dessa planeter är användbara, men ser ut som helvete — du skulle inte vilja dem att leva. Men de kommer att vara mycket användbar för att förstå andra planeter, varav en dag vi kan få för att träffa en lokal och spendera lokala dawn solen, som du smuttar på en läcker lokal kokos.