אסטרונומים מצאו אווירה על כדור-על עתיק עם אוקיינוס מאגמה
אסטרונומים בקרן קרנגי מצאו עדויות משכנעות לאטמוספירה על כוכב לכת סלעי מחוץ למערכת השמש שלנו. התוצאות פורסמו בכתב העת האסטרופיזי Letters.
TOI-561 b הוא כדור-על עתיק פי שניים ממסת כדור הארץ, אך הוא שונה מאוד מכוכב הלכת שלנו בשל קרבתו לכוכב. כוכב הלכת הזה מקיף רק 1/40 מהמרחק ממרקורי לשמש ומשלים סיבוב שלם תוך 10.56 שעות. צד אחד מואר תמיד, בעוד הצד השני נמצא בחושך נצחי.
"אסטרונומים חשבו שכוכב לכת כה קטן וחם לא יוכל לשמור על אטמוספירה לאורך זמן. התצפיות שלנו מראות ש-TOI-561 b מוקף בשכבה צפופה של גז, שפוסלת רעיונות של כוכבי לכת בעלי תקופה קצרה במיוחד", אמרה ניקול וולק, חוקרת בקרן קרנגי.
תנאים קשים ומבנים יוצאי דופן
כוכב הלכת פחות צפוף מכדור הארץ, למרות מסה דומה.
"זה לא עולם היפר-אינפלציוני, אבל הצפיפות שלו נמוכה מהצפוי עבור כוכב לכת דמוי כדור הארץ", מסבירה הסופרת הראשית ג'ואנה טסקה.
מדענים חושבים שזה עשוי לנבוע מליבת הברזל הקטנה וציפוי הסיליקט הקל יותר.
הכוכב TOI-561 ישן פי שניים מהשמש ודל בברזל, מה שהופך את כוכב הלכת למועמד ייחודי לחקר היווצרות העולם העתיק.
"TOI-561 b נוצר בסביבה כימית שונה ממערכת השמש שלנו", ציין טסקה. "זהו צוהר לשלבים המוקדמים של האבולוציה הפלנטרית ביקום."
קירור אטמוספרי ומשטח
כדי לחקור את האטמוספירה, החוקרים השתמשו בספקטרומטר הקרוב לאינפרא אדום של NIRSpec בטלסקופ JWST. הם מדדו את הטמפרטורה של שפת היום של כוכב הלכת במהלך הליקוי המשני. אם פני השטח היו סלע חשוף, הטמפרטורה הייתה מגיעה לכמעט 2700 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה בפועל היא בערך 3200 – 1800 מעלות צלזיוס.
"רוחות חזקות מעבירות חום לכיוון הלילה, וענני מים וענני סיליקט סופגים ומחזירים אור. זה מפחית את הטמפרטורות ויוצר את אפקט הקירור שאנו רואים", מסבירה שותפה לכותבת אנג'לי פיט.
אוקיינוס המאגמה פועל כתרמוסטט
TOI-561 b מכוסה ככל הנראה באוקיינוס מאגמה באינטראקציה עם האטמוספירה.
"הגז עוזב את כדור הארץ אבל המאגמה מחזירה קצת. כוכב הלכת הוא כמו כדור של לבה רטובה", אמר טים ליכטנברג מאוניברסיטת חרונינגן.
זה עוזר לאטמוספירה להישאר יציבה למרות הקרינה העזה של הכוכב.
משטח האש יכול לאדות חומרים נדיפים, ואז להתעבות באטמוספרה, להזרים את הגז ולייצב את הטמפרטורה. ביחד, זה הופך את TOI-561 b לאחד מהעולמות הקיצוניים הבודדים הידועים עם אטמוספירה צפופה ליד הכוכב.
קיימות לטווח ארוך ומשמעות מדעית
הצוות צפה בכוכב הלכת במשך 37 שעות ברציפות, ורשם כמעט ארבעה מסלולים. הנתונים מנותחים כעת כדי למפות טמפרטורות על פני כל פני השטח ולהבהיר את ההרכב הכימי של האטמוספרה.
"מה שמעניין הוא שהתצפיות האלה מעלות יותר שאלות ממה שהן עונות", אמר טסקה. אנו רואים עולם שקיים מיליארדי שנים ושמר על האווירה שלו למרות תנאים קיצוניים".
ממצא זה מראה שכוכבי לכת סלעיים קטנים יכולים לשמור על אטמוספרות צפופות במשך מיליארדי שנים, כאשר אוקיינוסים מאגמה ממלאים תפקיד חשוב בתהליך זה. TOI-561 b הופך לאובייקט ייחודי לחקר השלבים המוקדמים של היווצרות כוכבי לכת, המדגים כיצד כימיה, אטמוספירה ומאגמה מתקשרים ליצירת עולמות קיצוניים יציבים.