Super-Earth 55 Cancri e (alias. Janssen) on hieman kuuluisa, kun eksoplaneetta menee. Alun perin vuonna 2004 löydetty maailma oli yksi harvoista, joiden löytö tapahtui ennen Kepler tehtävä. Vuoteen 2016 mennessä se oli myös ensimmäinen eksoplaneetta, jonka ilmapiiri karakterisoitiin onnistuneesti. Vuosien varrella tällä planeetalla on tehty useita tutkimuksia, jotka paljastivat melko mielenkiintoisia asioita sen koostumuksesta ja rakenteesta.
Esimerkiksi tutkijat uskoivat kerralla, että 55 Cancri e oli ”timanttiplaneetta”, kun taas uudempi työ, joka perustuu Spitzer-avaruusteleskooppi päätteli, että sen pinta oli peitetty kuumien laavajärvien kanssa. NASA: n Jet Propulsion Laboratoryn tutkijoiden suorittama uusi tutkimus kuitenkin osoittaa, että voimakkaasta pintakuumuudesta huolimatta 55 Cancri e: n ilmapiiri on verrattavissa maan ilmakehään, vain paljon kuumempi!
Tutkimus, jonka otsikko on ”Tapaus ilmakehään super-maan päällä 55 Cancri e”, ilmestyi äskettäin The Astrophysical Journal. Isabel Angelo (fysiikan päällikkö UC Berkeleyn johdolla) pari suoritti yksityiskohtaisemman analyysin Renyu Hu: n (tähtitieteilijä ja Hubble Fellow, JPL ja Caltech) avustuksella. Spitzer tiedot ilmakehän todennäköisyyden ja koostumuksen määrittämiseksi noin 55 Cancri e.
Aikaisemmissa planeettatutkimuksissa todettiin, että tämä supermaapallo (joka on kaksi kertaa suurempi kuin planeettamme) kiertää lähellä tähtiä. Seurauksena on, että sen kiertorata on hyvin lyhyt, noin 17 tuntia ja 40 minuuttia, ja se on vuorovesilukittu (toisen puolen jatkuvasti kohti tähtiä). Kesäkuusta heinäkuuhun 2013, Spitzer havaittu 55 Cancri e ja saanut lämpötiladataa erityisellä infrapunakamerallaan.
Alun perin lämpötilatietojen nähtiin osoittavan, että pinnalla oli suuria laavakerrostumia. Tutkittuaan nämä tiedot uudelleen ja yhdistämällä ne uuteen Hu: n aiemmin kehittämään malliin, ryhmä kuitenkin alkoi epäillä tätä selitystä. Heidän havaintojensa mukaan planeetalla on oltava paksu ilmapiiri, koska avaruuteen altistetut laavajärvet tekisivät korkeiden lämpötilojen pisteitä.
Lisäksi he huomauttivat myös, että lämpötilaerot päivä- ja yöpuolen välillä eivät olleet niin merkittäviä kuin aiemmin ajateltiin - toinen osoitus ilmakehästä. Vertaamalla planeetan vaaleuden muutoksia energianvirtausmalleihin, ryhmä päätteli, että haihtuvien materiaalien ilmapiiri oli paras selitys korkeille lämpötiloille. Kuten Renyu Hu selitti äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Jos tällä planeetalla on laavaa, sen olisi peitettävä koko pinta. Paksu ilmapiiri piilotti mielestämme laavan. Tutkijat ovat keskustelleet siitä, onko tällä planeetalla ilmapiiri, kuten Maa ja Venus, vai onko kyseessä vain kivinen ydin eikä ilmapiiri, kuten elohopea. Asia ilmakehään on nyt vahvempi kuin koskaan. ”
Käyttämällä Hu: n parannettua mallia siitä, kuinka lämpö virtaa ympäri planeettaa ja säteilee takaisin avaruuteen, he huomasivat, että päiväpuolen lämpötilat olisivat keskimäärin noin 2573 K (2 300 ° C; 4 200 ° F). Samaan aikaan lämpötilat ”kylmällä” puolella olisivat keskimäärin noin 1573 - 1673 K (1 300 - 1 400 ° C; 2 400 - 2 600 ° F). Jos planeetalla ei olisi ilmakehää, lämpötilaerot olisivat paljon äärimmäisiä.
Tämän ilmakehän koostumuksesta Angelo ja Hu paljastivat, että se on todennäköisesti samanlainen kuin maan - sisältäen typpeä, vettä ja jopa happea. Vaikka ilmakehän tiheys oli paljon kuumempi, se näytti olevan samanlainen kuin Maan, mikä viittaa siihen, että planeetta on koostumukseltaan todennäköisesti kivinen (eli maanpäällinen). Haittapuolia varten lämpötilat ovat aivan liian kuumia pinnan ylläpitämiseksi nestemäisen veden ylläpitämiseksi, mikä tekee asumisesta aloittamattoman.
Viime kädessä tämä tutkimus tehtiin mahdolliseksi, koska Hu on kehittänyt menetelmän, joka helpottaa tutkimuksen eksoplaneetan ilmakehää ja pintoja. Angelo, joka johti tutkimusta, työskenteli sen parissa harjoittelujaksossaan JPL: n kanssa ja mukautti Huin mallin 55 Cancri e: hen. Aikaisemmin tätä mallia oli sovellettu vain massakaasu jättiläisiin, jotka kiertävät lähellä heidän auringonlaskuaan (aka. "Kuumat Jupitit").
Luonnollisesti on olemassa ratkaisemattomia kysymyksiä, joita tämä tutkimus auttaa herättämään, kuten kuinka 55 Cancri e on välttänyt menettää ilmapiiriään avaruuteen. Kun otetaan huomioon, kuinka lähellä planeetta kiertää tähtiään, ja koska se on vuorovesilukittu, siihen kohdistuu voimakasta säteilymäärää. Lisäselvitykset voivat auttaa paljastamaan, miten tämä on tilanne, ja auttavat parantamaan ymmärrystämme suurista, kivisistä planeetoista.
Tämän mallin soveltaminen Super-Earthiin on täydellinen esimerkki siitä, kuinka eksoplaneettatutkimus on kehittynyt viime vuosina. Aluksi tutkijat rajoittuivat tutkimaan kaasu jättiläisiä, jotka kiertävät lähellä tähtiään (samoin kuin niiden vastaavaa ilmakehää), koska näitä on helpoin havaita ja karakterisoida. Mutta instrumentoinnin ja menetelmien parannusten ansiosta tutkittavissa olevien planeettojen valikoima kasvaa.
