Egy nemzetközi kutatócsoport jelentős légkörre bukkant egy tőlünk 41 fényévre található kőzetbolygó, az 55 Cancri e körül a James Webb űrtávcsővel. Ez lehet az első alkalom, hogy atmoszférát mutatnak ki egy kőzetekből felépülő exoplanéta körül.

Renyu Hu, az amerikai űrügynökség (NASA) Jet Propulsion Laboratory (JPL) kutatóintézetének bolygókutatója és kollégái szerint az exobolygónak vastag, szén-monoxidban és szén-dioxidban gazdag légköre lehet. A Nature folyóiratban szerdán közzétett megfigyeléseket az űrteleszkóppal 2022 őszén és 2023 tavaszán rögzítették, és a kutatók szerint eredményeiket további méréseknek kell majd megerősíteni.

A 2004-ben, egy radiális sebességmérésnek nevezett módszerrel felfedezett 55 Cancri e átmérője kétszerese, tömege pedig nyolcszorosa a Földének, vagyis a NASA definíciója szerint szuperföldnek számít. Ilyen, a Föld és Neptunusz közötti mérettartományba eső égitest nincs a Naprendszerünkben, de a galaxisban elég gyakorinak tűnnek. A bolygó extrém közel kering csillagához, a Naphoz hasonló 55 Cancri A-hoz, amit kevesebb mint 18 óránként kerül meg.

Az 55 Cancri e 25-ször közelebb van a csillaghoz, mint a Merkúr a Naphoz, és felszíne több ezer fokos, vagyis elképzelhetetlen, hogy folyékony víz vagy élet létezzen rajta. A szinte biztosan kötött keringésű égitest mindig egyik oldalát mutatja a csillagja felé – a napos oldalán a Spitzer űrtávcső mérései szerint hozzávetőleg 3500 Celsius-fok, az árnyékoson pedig 1375 fok lehet. Ez a 8 évvel ezelőtt készített animáció jól érzékelteti, hogy mennyire közel van a bolygó a csillaghoz:

link Forrás

Az 55 Cancri e a bolygórendszer legbelső tagja, rajta kívül négy másik exoplanéta kering a csillag körül, amelyek mindegyike gázóriás. A legnagyobb egyben a csillagtól legtávolabbi bolygó, az 55 Cancri d, amelynek tömege közel ötszöröse a Jupiterének, míg az 55 Cancri b, c és f méretükben inkább a Szaturnuszhoz hasonlítanak.

A most felfedezett légkört a kutatók szerint a bolygó felszínét borító magmaóceánból távozó gázok táplálják. Ezt a csillag intenzív sugárzásának ellenében a Földnél jelentősen nagyobb bolygó lényegében teljes illékonyanyag-készlete fedezi. Ilyenek a víz, a szén-dioxid, a nitrogén, a metán és a hidrogén is, vagyis olyan elemek és molekulák, amelyek például a fémekkel ellentétben könnyen elpárolognak.

A csillagukhoz közel keringő szuperföldek nem számítanak ritkának, ahogy az sem, hogy a csillagok néha szétszakítják, majd bekebelezik őket. Egy márciusban közölt kutatás, amelyben Meridith Joyce, a HUN-REN CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet kutatója is részt vett, azt találta, hogy az 55 Cancrihoz hasonló kettőscsillag-rendszerek 8 százaléka felfalt már bolygót az élete során.

Vízgőz, kén-dioxid és foszfin is lehet a légkörben

Ahhoz, hogy Hu és kollégái feltárják az 55 Cancri e légkörének összetételét, a James Webb űrteleszkóp elképesztő érzékenységére volt szükség. A megfigyeléseket úgy időzítették, hogy a bolygó éppen akkor haladjon el a csillag mögött az űrtávcső szemszögéből. Ezzel egyrészt meg tudták mérni, hogy mekkora a csillag és a bolygó kombinált fényessége, majd azt is, hogy az miként változik a másodlagos fedésnek nevezett események során.

A 2022 novemberében a közeli infravörösben mérő NIRCam eszközzel végzett megfigyeléseken négy, a 2023. áprilisi közép-infravörös MIRI-méréseken pedig két csoport dolgozott különböző adatfeldolgozó módszerekkel. A kutatók a MIRI kevésbé zajos adataival ezután precízen meg tudták határozni a bolygónak és légkörének úgynevezett hőkibocsátási spektrumát, amiből az atmoszféra összetételére tudtak következtetni.

A kutatók legjobban illeszkedő modellje egy szén-dioxidban gazdag, szén-monoxid által dominált légkörre utal, amelyben vízgőz, kén-dioxid és foszfin is jelen lehet. A foszfin, amely a Földhöz hasonló bolygókon – vagyis a 55 Cancri e-n nem – az élet jelenlétére utalhat, onnan lehet sokaknak ismerős, hogy csillagászok 2020-ban kimutatták a Vénusz légkörében. Aztán a felfedezés gyorsan megkérdőjeleződött, vagy legalábbis bizonytalanná vált.

A Qubitnek korábban Giovanna Tinetti, a University College London asztrofizikai csoportjának vezetője azt nyilatkozta, hogy rengeteg exobolygórendszer teljesen eltér a Naprendszerünktől. „Az a tény, hogy a Naprendszer nem feltétlenül jelent egy paradigmát, és csak egy konfiguráció a sok lehetséges közül, arra késztet minket, hogy megértsük, miért látjuk ezt a változatosságot, és hogy mi lehet annak az eredete” – mondta, amikor a 2029-ben induló Ariel európai űrtávcső munkájáról kérdeztük, aminek célja ezer exobolygó légkörének tanulmányozása.

Az Ariel vezető kutatója tavaly úgy vélekedett, hogy ehhez kulcsfontosságú megismerni a bolygók légkörének összetételét, mert annak kémiai összetétele feltárja az égitestek történetét, és keletkezésük körülményeit. „Ezeknek a bolygóknak a sokféleségét szeretnénk valójában tanulmányozni, és megnézni, hogyan módosul a légkör összetétele ezeknek a paramétereknek a megváltozásával” – mondta.

A James Webb űrteleszkóp 2021-es indításakor arra lehetett számítani, hogy a közismert, Földtől 40 fényévre elhelyezkedő Trappist–1 bolygórendszerben találhat először olyan égitestet, aminek légköre van. A törpecsillag körül 7 Föld-szerű bolygó kering, köztük három a lakhatósági zónában. Az eddig közzétett mérések szerint a csillaghoz legközelebb álló két bolygónak szinte biztosan nincs számottevő atmoszférája – ellentétben az 55 Cancri e-vel.