En Exoplanet med kraftig atmosfär och lava flöden

 

Bild wikipedia Illustratörs tolkning av TOI-561b och dess sol. Solsystemet finns 380 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Sextanten.

TOI-561b,s radie är ungefär 1,4 gånger större än jorden medan  dess omloppstid är något mindre än 11 timmar. Dess sol TOI-561b är något mindre och svalare än vår sol. TOI-561 b bana runt sin sol är endast en fyrtiondel av avståndet mellan Merkurius och vår sol. Planeten bör därför vara tidvattenlåst med temperatur på dess permanenta dagsida som vida överstiger smälttemperaturen för flertalet bergarter.

"Det som verkligen skiljer denna planet åt mot andra är dess ovanligt låga densitet," beskriver Johanna Teske, forskare vid Carnegie Science Earth and Planets Laboratory och huvudförfattare till en artikel som publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters 

För att testa hypotesen att TOI-561 b har en atmosfär använde teamet Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) för att mäta planetens dagstemperatur baserat på dess nära infraröda ljusstyrka. Tekniken, som innebär att mäta minskningen i ljusstyrka i solplanetsystemet när planeten rör sig fram från baksidan av sin sol liknar den teknik  som användes för att söka efter atmosfärer i TRAPPIST-1-systemet och med flera stenvärldar.

Om TOI-561 b är en kal sten utan atmosfär som kan transportera värme till nattsidan, bör dess dagstemperatur närma sig 2 700 grader Celsius. Men NIRSpec-observationerna visar att planetens dagsida verkar vara ca 1 800 grader Celsius vilket är svalare än väntat. Även om Webbs observationer ger övertygande bevis för en atmosfär, kvarstår frågan om hur  en liten planet som utsätts för så intensiv strålning hålla fast någon atmosfär överhuvudtaget då den finns så nära sin sol och en så kraftig? Vissa gaser måste läcka ut i rymden men kanske inte lika mycket som förväntat.

"Vi tror att det finns en jämvikt mellan magmahavet och atmosfären på planeten. Samtidigt som gaser kommer från magman ut  i atmosfären drar magmahavet tillbaka gasen mot ytan," beskriver medförfattaren Tim Lichtenberg från Groningens universitet i Nederländerna.

Studien är de första resultaten från Webbs General Observers Program 3860, som innebar att systemet observerades kontinuerligt i mer än 37 timmar medan TOI-561 b genomförde nästan fyra fulla varv runt sin sol. Teamet analyserar för närvarande hela datamängden för att kartlägga temperaturen hela vägen runt planeten för att utröna atmosfärens sammansättning.

"Det som är riktigt spännande är att den nya datamängden öppnar upp för fler frågor än den besvarar," beskriver Teske.

Nya rön om lavavärldar

 

En lavaplanet är en planet med en yta som mestadels eller helt täcks av flytande lava.

Nästan 50% av alla steniga exoplaneter som upptäckts visar sig kunna upprätthålla magma på sin yta, troligen för att dessa planeter är så nära sina stjärnor att de kretsar runt dessa på mindre än 10 dagar. Att vara så nära gör att planeten bombarderas av hårt solväder och tvingar upp ytans temperatur vilket gör dessa planeter nästan helt omöjliga för liv som vi känner det.

I en ny studie, har forskare visat att  lavahaven på dessa världar har ett stort inflytande på de observerade egenskaperna hos heta steniga superjordar såsom deras storlek och evolution.

Studien publicerades i The Astrophysical Journal i vilken visades att på grund av lavans extremt komprimerbara natur kan magmahav orsaka lavarika planeter utan atmosfärer och ha en större densitet  än stenplaneter av liknande storlek samt påverka strukturen av deras mantlar, det inre skikt som omger en planets kärna.

Lavavärldar är inte mycket studerade då det är en svår uppgift att karakterisera lavaplaneternas grundläggande funktion, beskriver Kiersten Boley, huvudförfattare till studien och doktorand i astronomi vid Ohio State University. Lavavärldar är udda men mycket intressanta, skriver Boley, vars forskning kretsar kring att förstå vad som gör exoplaneter unika och hur justering av dessas element eller  temperatur kan förändra dem över tid.

En av de mest kända av dessa mystiska heta världar är 55 Cancri e, en exoplanet cirka 41 ljusår från oss som forskare beskriver som platsen med både en glittrande himmel och med lavahav.

Att undersöka hur sammansättningen av magmahav bidrar till utvecklingen av  planeter till exempel hur länge de förblir i flytande form och av vilka skäl de så småningom svalnar kan ge ledtrådar till jordens egen historia, beskriver Boley.

"När planeter initialt bildas, särskilt stenplaneter går de igenom ett magmahavsstadium innan de svalnar, påpekar Boley. Så lavavärldar kan ge oss en inblick i vad som kan ha hänt utvecklingsmässigt på jorden.

För en mer utförlig redogörelse av denna forskning följ denna länk från Ohio state university.

Studien stöddes av National Science Foundation. Andra medförfattare är Wendy Panero, Joseph Schulze, Romy Martinez och Ji Wang, alla från Ohio State, samt Cayman Unterborn från Southwest Research Institute.

Bild vikipedia en konstnärs intryck av en annan lavavärld CoRoT-7b en exoplanet som kretsar kring stjärnan CoRoT-7 i stjärnbilden enhörningen, 489 ljusår från jorden. CoRoT-7b är sannolikt en lava-exoplanet.