Една от най-близките до нас екзопланети в съзвездието Рак, открита за първи път през 2004 г., наскоро се превърна във фокус на космическите телескопи Хъбъл, Шпицер и най-големите наземни обсерватории. Благодарение на нови астрономически инструменти и алгоритми за анализ на данни вече беше възможно да се определи присъствието и състава на неговата атмосфера. За екзопланетите от класа "супер-земя" такава работа е извършена за първи път.
Бинарната звезда 55 Рак отдавна привлича вниманието. Той се вижда на небето с просто око, тъй като е само на 40,9 светлинни години от нас и има светимост от 0,6 слънчеви. Основната звезда в тази система принадлежи към същия основен спектрален тип (GxV) като Слънцето. Масата му също е близка до тази на Слънцето и най-малко пет планети се въртят около него. Всеки от тях беше открит чрез доплерова спектроскопия. Тогава откриването на екзопланети беше потвърдено с помощта на наблюдения, извършени в орбита и най-големите наземни обсерватории.
Сред всички екзопланети, открити в слънцеподобна звезда, най-голямото внимание на астрономите сега привлича 55 Рак е. Това е супер земя с високо съдържание на въглерод. С маса от 8,37 земни и радиус 2,17 пъти по-голяма от тази на земята, в нейните недра трябва да се създадат условия за интензивно образуване на диаманти. Според първичните оценки общият им обем надвишава размера на Земята. Допълнителен интерес към екзопланетата се дължи на факта, че математическите модели предсказват наличието на плътна атмосфера с голяма вероятност за съдържание на водни пари.
Космическият телескоп Хъбъл (Изображение: nasa.gov).
Дълго време те се опитват да потвърдят или отрекат тези данни, като посочат параметрите на планетата, нейния възможен състав и произход. От 2014 г. за това се използва най-модерният инструмент в космическия телескоп Хъбъл, WFC3 камерата. Въпреки това, наблюдения във видима и близка инфрачервена светлина позволиха да се определят само редовни транзити на екзопланета на фона на родителската звезда, без да се предоставя нова информация.
Изследователите бяха подпомогнати от успешното местоположение на екзопланета 55 Рак e. Тъй като е 64 пъти по-близо до своята звезда, отколкото Земята е до Слънцето, тя трае само 18 часа в годината, а повърхността се загрява до 2000 К. Поради силното нагряване тя свети в средната инфрачервена линия. Инфрачервената светимост, което е рядкост за планетите, позволява да се изследва не само с помощта на наблюдения в оптичния диапазон, но и от апарата на орбиталния телескоп Шпицер.
Космическият телескоп Spitzer (Изображение: НАСА / JPL-Caltech).
Комбинираните данни, събрани от космическите телескопи Хъбъл и Спитцер и наземните обсерватории, позволиха на изследователите от University College London да преценят състава на газовата обвивка на екзопланетата. Методите за спектрален анализ на химичен състав се използват широко за изследване на звездите и атмосферата на планетите на Слънчевата система, но за далечната свръхзема те се оказаха също толкова информативни за първи път.
Промоционално видео:
В атмосферата на екзопланета 55 Рак са открити големи количества водород и хелий. Тя вероятно е улавяла тези леки елементи рано от облак йонизиран газ по време на образуването на местното слънце. Въпреки всички очаквания и предварителни изчисления, водната пара в атмосферата на екзопланетата все още не е открита дори в следи от количества.
Поради интензивното нагряване от звездата 55 Рак А, суперземната кора постоянно се топи през деня и едва има време да се охлади за една нощ. С възходящите топлинни потоци частици от въглерод и неговите съединения, предимно неорганични, постоянно навлизат в атмосферата. В хода на различни реакции се образуват главно оксиди, циановодород (пари на циановодород) и ацетилен. Преобладаването на въглеродния окис над въглеродния диоксид показва високо съотношение въглерод / кислород. „Наличието на цианид на водород и други молекули, които открихме, може да бъде потвърдено след няколко години от следващите поколения инфрачервени телескопи. В този случай ще получим нови доказателства, че тази планета е изключително богата на въглерод и като цяло много необичайна”, - коментира един от авторите на изследването Джонатан Тенисън (Джонатан Тенисън).
Андрей Василков