_ Astronomii vor antrena telescopul James Webb spectrografe de înaltă precizie pe două exoplanete stâncoase intrigante

Cu segmentele sale de oglindă aliniate frumos și instrumentele sale științifice în curs de calibrare, telescopul spațial James Webb de la NASA este la doar câteva săptămâni distanță de funcționarea completă. La scurt timp după ce primele observații vor fi dezvăluite în această vară, va începe știința aprofundată a lui Webb.

Printre investigațiile planificate pentru primul an se numără studiile a două exoplanete fierbinți clasificate drept „super-Pământuri” pentru dimensiunea lor și compoziție stâncoasă: 55 Cancri e acoperită de lavă și LHS fără aer 3844 b. Cercetătorii vor antrena spectrografele de înaltă precizie ale lui Webb pe aceste planete cu scopul de a înțelege diversitatea geologică a planetelor din întreaga galaxie și evoluția planetelor stâncoase precum Pământul.

Super-pământul super-fierbinte 55 Cancri e

55 Cancri e orbitează la mai puțin de 1,5 milioane de mile de steaua sa asemănătoare soarelui (o douăzeci și cinci din distanța dintre Mercur și soare), completând un circuit în mai puțin de 18 ore. Cu temperaturi de suprafață mult peste punctul de topire al mineralelor tipice care formează roci, se crede că partea de zi a planetei este acoperită de oceane de lavă.

Se presupune că planetele care orbitează atât de aproape de stea lor sunt blocat la maree, cu o parte îndreptată spre stea în orice moment. Drept urmare, cel mai fierbinte punct de pe planetă ar trebui să fie cel care se confruntă cel mai direct cu steaua, iar cantitatea de căldură care vine din partea zilei nu ar trebui să se schimbe mult în timp.

Dar acest lucru nu se întâmplă. par a fi cazul. Observațiile lui 55 de Cancri e de la telescopul spațial Spitzer de la NASA sugerează că cea mai fierbinte regiune este decalată față de partea care se confruntă cel mai direct cu steaua, în timp ce cantitatea totală de căldură detectată din partea zilei variază.

Nu 55. Cancri e au o atmosferă groasă?

O explicație pentru aceste observații este că planeta are o atmosferă dinamică care mișcă căldura în jur. „55 Cancri e ar putea avea o atmosferă groasă, dominată de oxigen sau azot”, a explicat Renyu Hu de la Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA din California de Sud, care conduce o echipă care va folosi Camera în infraroșu apropiat (NIRCam) și Instrumentul cu infraroșu mediu (MIRI) de la Webb. ) pentru a capta spectrul de emisie termică din partea de zi a planetei. „Dacă are o atmosferă, [Webb] are sensibilitatea și intervalul de lungimi de undă pentru a o detecta și a determina din ce este făcută”, a adăugat Hu.

Sau plouă lavă seara pe 55 Cancri e ?

O altă posibilitate intrigantă, totuși, este ca 55 Cancri e să nu fie blocat în mod curent. În schimb, poate fi ca Mercur, care se rotește de trei ori pentru fiecare două orbite (ceea ce este cunoscut sub numele de rezonanță 3:2). Drept urmare, planeta ar avea un ciclu zi-noapte.

„Asta ar putea explica de ce cea mai fierbinte parte a planetei este deplasată”, a explicat Alexis Brandeker, cercetător de la Universitatea din Stockholm, care conduce o altă echipă care studiază planeta. „La fel ca pe Pământ, ar fi nevoie de timp pentru ca suprafața să se încălzească. Cel mai fierbinte moment al zilei ar fi după-amiaza, nu chiar la prânz.”

Echipa lui Brandeker intenționează să testeze această ipoteză folosind NIRCam pentru a măsura căldura emisă de partea iluminată a 55 Cancri e pe parcursul a patru orbite diferite. Dacă planeta are o rezonanță 3:2, ei vor observa fiecare emisferă de două ori și ar trebui să poată detecta orice diferență între emisfere.

În acest scenariu, suprafața s-ar încălzi, s-ar topi și chiar s-ar vaporiza. în timpul zilei, formând o atmosferă foarte subțire pe care Webb o putea detecta. Seara, vaporii s-ar răci și s-ar condensa pentru a forma picături de lavă care ar ploua înapoi la suprafață, devenind din nou solidi pe măsură ce se lasă noaptea.

Super-pământul oarecum mai rece LHS 3844 b

La fel ca 55 Cancri e, LHS 3844 b orbitează extrem de aproape de steaua sa, completând o revoluție în 11 ore. Cu toate acestea, deoarece steaua sa este relativ mică și rece, planeta nu este suficient de fierbinte pentru ca suprafața să fie topită. În plus, observațiile lui Spitzer indică faptul că este foarte puțin probabil ca planeta să aibă o atmosferă substanțială.

Din ce este făcută suprafața LHS 3844 b?

Deși nu vom putea imaginează suprafața LHS 3844 b direct cu Webb, lipsa unei atmosfere obturatoare face posibilă studierea suprafeței cu spectroscopie.

„Se pare că diferite tipuri de roci au spectre diferite”, a explicat Laura. Kreidberg la Institutul Max Planck pentru Astronomie. „Puteți vedea cu ochii că granitul are o culoare mai deschisă decât bazaltul. Există diferențe similare în lumina infraroșie pe care o emit rocile.”

Echipa lui Kreidberg va folosi MIRI pentru a capta spectrul de emisie termică al partea de zi a LHS 3844 b și apoi comparați-l cu spectre de roci cunoscute, cum ar fi bazalt și granit, pentru a determina compoziția sa. Dacă planeta este activă din punct de vedere vulcanic, spectrul ar putea dezvălui și prezența unor urme de gaze vulcanice.

Importanța acestor observații depășește cu mult doar două dintre cele peste 5.000 de exoplanete confirmate din galaxie. „Ne vor oferi noi perspective fantastice asupra planetelor asemănătoare Pământului în general, ajutându-ne să învățăm cum ar fi putut fi Pământul timpuriu când era fierbinte, așa cum sunt aceste planete astăzi”, a spus Kreidberg.

Aceste observații. din 55 Cancri e și LHS 3844 b vor fi desfășurate ca parte a programului de observatori generali al Ciclului 1 al Webb. Programele General Observers au fost selectate în mod competitiv folosind un sistem dublu de revizuire anonimă, același sistem folosit pentru a aloca timp pe Hubble.

(Fluierul)