55 Cancri e – planeet Janssen – heeft ook een atmosfeer

55 Cancri e - planeet Janssen
Artist impression van planeet Janssen voorlangs zijn ster. Credit: NASA/ESA

De super-Aarde 55 Cancri e (tegenwoordig Janssen genoemd) is onder exoplaneten een redelijk beroemde planeet. De planeet werd in 2004 ontdekt en het is één van de weinige exoplaneten die we voor het Kepler-tijdperk kenden. In 2016 was het ook de eerste exoplaneet waarvan we de atmosfeer hebben kunnen karakteriseren en gedurende de jaren zijn we steeds meer interessante dingen te weten gekomen over de samenstelling en de structuur van die atmosfeer.

Zo is er een tijd geweest dat astronomen dachten dat 55 Cancri e een diamanten planeet was maar uit meer recent onderzoek met behulp van de Spitzer Space Telescope concludeert men nu dat het oppervlak van de planeet bedekt is met grote meren van vloeibaar hete lava. In een nieuwe studie beschreven astronomen van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA nu dat ondanks het enorm hete oppervlak 55 Cancri e een atmosfeer heeft die vergelijkbaar is met die van de Aarde maar dan alleen véél heter.

Het onderzoek met de titel “A Case for an Atmosphere on Super-Earth 55 Cancri e” is onlangs verschenen in het tijdschrift The Astrophysical Journal. Het onderzoek werd uitgevoerd door Isabel Angelo van de universiteit van Berkeley en Renyu Hu, astronoom verbonden aan JPL en Caltech. Ze gebruikten gegevens die door de Spitzer Space Telescope zijn verzameld voor het bepalen van de aanwezigheid en de samenstelling van een atmosfeer rond 55 Cancri e.

Eerdere studies hadden al aangetoond dat deze super-Aarde (ongeveer 2 * zo groot als de Aarde) in een erg nauwe baan om zijn ster draait. De omlooptijd bedraagt ongeveer 17 uur en 40 minuten en de planeet draait in een gebonden rotatie om de ster 55 Cancri heen. Dit betekent dat altijd dezelfde zijde naar de ster toe is gericht. Tussen juni en juli 2013 werd 55 Cancri e door de Spitser Space Telescope bestudeerd en werden er met behulp van de infrarood camera temperatuurprofielen opgenomen.

Oorspronkelijk werden de temperatuurgegevens geïnterpreteerd als een indicatie dat er grote hoeveelheden lava voorkomen aan het oppervlak echter na een nieuwe analyse van deze gegevens en door die te combineren in een nieuw model dat eerder door Hu werd ontwikkeld begon het team te twijfelen aan deze verklaring. Uitgaande van hun bevindingen moet de planeet nu een dikke atmosfeer hebben want grote meren lava die worden blootgesteld aan de ruimte moeten hotspots met hoge temperaturen veroorzaken.

Daarnaast merkten ze op dat de temperatuurverschillen tussen de dag- en de nachtzijde niet zo groot waren als eerder werd aangenomen en dat is een andere aanwijzing voor de aanwezigheid van een atmosfeer. Door het vergelijken van de helderheid van de planeet met modellen die laten zien hoe energie kan verplaatsen, concludeerde het team dat een atmosfeer bestaande uit vluchtige componenten de beste verklaring oplevert voor de hoge temperaturen.

Als er lava is aan het oppervlak dan zou die de hele planeet moeten bedekken maar de lava zou voor ons onzichtbaar zijn door de dikke atmosfeer. Wetenschappers discussiëren met elkaar over of de planeet een atmosfeer heeft die lijkt op die van de Aarde of eentje die lijkt op die van Venus of dat het gewoon een rotsachtige planeet is zonder atmosfeer zoals Mercurius. Het lijkt er nu sterk op dat de planeet een atmosfeer heeft.

Het model dat Hu heeft ontwikkeld toont een temperatuur aan de dagzijde van ongeveer 2300 °Celsius. De temperatuur aan de nachtzijde zou tussen de 1300 en 1400 °Celsius liggen. Als de planeet geen atmosfeer zou hebben dan zouden de verschillen in temperatuur tussen de dag- en de nachtzijde veel groter moeten zijn.

Angelo en Hu vermoeden dat de samenstelling van de atmosfeer overeenkomsten vertoont met de Aarde en dat wil zeggen dat er stikstof, water en zuurstof aanwezig is. De atmosfeer is wel veel heter en veel dichter dan de aardse atmosfeer en het duidt er ook op dat de planeet rotsachtig is. De planeet is, gezien de zeer hoge temperaturen, onbewoonbaar en veel te heet voor vloeibaar water.

Het is voor het eerst dat Hu’s model is gebruikt voor een super-Aarde. Voorheen werd het model alleen maar toegepast op grote gasplaneten die in een nauwe baan om hun ster draaien, de hete Jupiters.

Natuurlijk zijn er ook nog veel onbeantwoorde vragen zoals hoe het 55 Cancri e is gelukt om zijn atmosfeer te behouden. Uitgaande van de kleine afstand tot de ster en het feit dat de planeet in een gebonden rotatie beweegt krijgt de planeet een enorme hoeveelheid straling te verwerken die de atmosfeer volledig zou moeten strippen. Er is veel aanvullend onderzoek nodig om dit te kunnen begrijpen.

Het nieuwe model van Hu dat nu is gebruikt voor een super-Aarde toont wel aan dat het onderzoek van exoplaneten de laatste jaren ontzettend snel vooruit is gegaan. Eerst waren wetenschappers alleen maar in staat om grote gasreuzen te bestuderen die op korte afstand om hun ster draaien maar nieuwe instrumenten en methodes laten ziend at er steeds meer verschillende planeten bestudeerd kunnen worden.

Eerste publicatie: 19 november
Bron: NASA, The Astrophysical Journal, UniverseToday

https://www.universetoday.com/137882/planet-lava-oceans-also-atmosphere-says-new-study/