Een van de dichtstbijzijnde exoplaneten in het sterrenbeeld Kreeft, voor het eerst ontdekt in 2004, is onlangs het brandpunt geworden van de ruimtetelescopen Hubble, Spitzer en de grootste observatoria op de grond. Dankzij nieuwe astronomische instrumenten en algoritmen voor data-analyse is het nu mogelijk om de aanwezigheid en samenstelling van de atmosfeer te bepalen. Voor exoplaneten van de "superaarde" -klasse is dergelijk werk voor het eerst gedaan.
De dubbelster 55 Kreeft heeft lang de aandacht getrokken. Het is met het blote oog zichtbaar aan de hemel, aangezien het slechts 40,9 lichtjaar van ons verwijderd is en een helderheid heeft van 0,6 zonne-energie. De hoofdster in dit systeem behoort tot hetzelfde spectraaltype (GxV) als de zon. Zijn massa ligt ook dicht bij die van de zon en er draaien minstens vijf planeten omheen. Elk van hen werd gedetecteerd door Doppler-spectroscopie. Toen werd de ontdekking van exoplaneten bevestigd met behulp van waarnemingen die werden uitgevoerd in de omringende en grootste observatoria op de grond.
Van alle exoplaneten die in een zonachtige ster zijn ontdekt, wordt nu de grootste aandacht van astronomen getrokken door 55 Cancer e. Het is een superaarde met een hoog koolstofgehalte. Met een massa van 8,37 aardes en een straal van 2,17 keer die van de aarde, moeten in de ingewanden voorwaarden worden gecreëerd voor de intensieve vorming van diamanten. Volgens primaire schattingen overschrijdt hun totale volume de grootte van de aarde. Extra interesse in de exoplaneet was te wijten aan het feit dat wiskundige modellen de aanwezigheid van een dichte atmosfeer voorspelden met een grote kans op waterdamp.
De Hubble-ruimtetelescoop (Afbeelding: nasa.gov).
Ze hebben lange tijd geprobeerd deze gegevens te bevestigen of te ontkennen, waarbij ze de parameters van de planeet, de mogelijke samenstelling en oorsprong ervan specificeerden. Hiervoor wordt sinds 2014 het meest geavanceerde instrument van de Hubble Space Telescope, de WFC3 camera, gebruikt. Waarnemingen in zichtbaar en nabij-infrarood licht maakten het echter mogelijk om alleen regelmatige transits van een exoplaneet tegen de achtergrond van de moederster te bepalen, zonder nieuwe informatie te verstrekken.
De onderzoekers werden geholpen door de succesvolle locatie van exoplaneet 55 Cancer e. Omdat het 64 keer dichter bij zijn ster staat dan de aarde bij de zon, duurt het slechts 18 uur per jaar en warmt het oppervlak op tot 2000 K. Door sterke verwarming gloeit het in het midden-infraroodbereik. Infrarood-helderheid, die zeldzaam is voor planeten, maakt het mogelijk om het niet alleen te bestuderen door middel van waarnemingen in het optische bereik, maar ook door het apparaat van de rond de Spitzer draaiende telescoop.
De Spitzer-ruimtetelescoop (Afbeelding: NASA / JPL-Caltech).
De gecombineerde gegevens die zijn verzameld door de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen en observatoria op de grond hebben het onderzoekers van het University College London mogelijk gemaakt om de samenstelling van de gasomhulling van de exoplaneet te beoordelen. Methoden voor spectrale analyse van chemische samenstelling worden veel gebruikt om de sterren en de atmosfeer van de planeten van het zonnestelsel te bestuderen, maar voor een verre bovenaarde bleken ze voor het eerst even informatief te zijn.
Promotie video:
In de atmosfeer van exoplaneet 55 Cancer zijn grote hoeveelheden waterstof en helium aangetroffen. Ze heeft deze lichtelementen waarschijnlijk al vroeg opgevangen uit een wolk geïoniseerd gas tijdens de vorming van de plaatselijke zon. Ondanks alle verwachtingen en voorlopige berekeningen is waterdamp in de atmosfeer van de exoplaneet nog niet waargenomen, zelfs niet in sporenhoeveelheden.
Door de intense verhitting door de ster 55 Cancer A smelt de korst van de superaarde overdag constant en heeft nauwelijks tijd om 's nachts af te koelen. Met stijgende warmtefluxen komen koolstofdeeltjes en zijn verbindingen, meestal anorganisch, constant in de atmosfeer. Bij verschillende reacties worden voornamelijk oxiden, waterstofcyanide (waterstofcyanidedamp) en acetyleen gevormd. Het overwicht van koolmonoxide boven kooldioxide duidt op een hoge koolstof / zuurstofverhouding. “De aanwezigheid van waterstofcyanide en andere moleculen die we hebben ontdekt, kan binnen een paar jaar worden bevestigd door volgende generaties infraroodtelescopen. In dit geval zullen we nieuw bewijs ontvangen dat deze planeet buitengewoon rijk aan koolstof is en in het algemeen zeer ongebruikelijk”, aldus een van de auteurs van de studie, Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov
