МОСКВА, 31 мар - РИА Новости . Загадочная планета-"алмаз" 55 Cancri e стала еще экзотичнее - оказалось, что из-за гигантского перепада в температурах поверхности ее полушарие, обращенное к светилу, находится в расплавленном состоянии, а "темная сторона" является твердой, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature .

Экзопланета 55 Cnc e — одна из пяти планет звезды 55 в созвездии Рака (55 Cnc или 55 Cancri), расположенной в 40 световых годах от Земли. Эта звезда чуть уступает Солнцу по массе и размерам. Прежние исследования спектра 55 Cnc показали, что углерода в ее составе в два раза больше, чем кислорода. А значит, это должно быть свойственно и ее планетам.

Масса планеты 55 Cnc e в два раза больше массы Земли, и она расположена так близко к своему светилу, что температура на ее поверхности достигает 1,6 тысячи градусов. Компьютерное моделирование, проведенное в 2011 году, показало, что суперземля 55 Cnc e состоит из графита и алмазов, некоторого количества карбидов и силикатов и большого железного ядра, причем на долю алмазов приходится до трети вещества планеты.

Брис-Оливье Демори (Brice-Olivier Demory) из Лаборатории Кавендиша в Кембридже (Великобритания) и его коллеги раскрыли еще более удивительные черты облика этой планеты, наблюдая за ней при помощи орбитального телескопа "Спитцер", работающего в инфракрасном диапазоне.

Наблюдая за тем, как выглядели разные регионы планеты в различные моменты ее прохождения по диску светила, авторы статьи смогли получить данные по тому, как выглядят разные полушария 55 Cancri e и как отличаются их физические свойства. Подобное исследование стало возможным благодаря тому, что эта планета совершает один оборот вокруг звезды всего за один неполный день, что позволило ученым быстро набрать данные о ее полушариях.

То, что увидели Демори и его коллеги, крайне удивило их - оказалось, что те колебания в яркости 55 Cancri e, которые их коллеги, открывшие эту планету, принимали за следы солнечных пятен, на самом деле находились на поверхности "алмаза" и говорили о кардинальных различиях в свойствах его полушарий.

К примеру, обращенное к светилу полушарие на самом деле нагрето не на 1,6 тысячи градусов Цельсия, а на 2,5 тысячи градусов, что говорит о том, что его поверхность представляет собой расплавленный океан из углеродной или кремниевой лавы. При этом, на "темной стороне" 55 Cancri e царит относительная "прохлада" - температуры там в среднем составляют 1,1 тысячи градусов.

На Земле и других планетах Солнечной системы ничего подобного не происходит по той причине, что у всех них, за исключением Меркурия, есть атмосфера, которая помогает переносить тепло из солнечного полушария на ночную сторону и тем самым выравнивать температуры. По всей видимости, "планета-алмаз", не обладает атмосферой в принципе, как минимум на светлой ее половине, благодаря чему и возникает этот перепад в температурах.

Подобное объяснение загадочной "полурасплавленной" природы 55 Cancri e не лишено недостатков - оно, к примеру, противоречит тому, что самый горячий участок на поверхности "светлого" полушария планеты периодически смещается, что возможно только в присутствии атмосферы. Как надеются ученые, запуск телескопов TESS и "Джеймс Уэбб" поможет раскрыть загадку "оплавленности" этого космического драгоценного камня размером с планету.

0 👁 867

55 Рака e – ​​примерно вдвое больше нашей планеты, обращающаяся вокруг своей за 18 часов. Температура ее поверхности 2700 градусов Цельсия. Некоторое время она называлась «алмазной планетой», потому что высказывались предположения, что она состоит из алмазов и графита. Сейчас эта теория подвергается сомнению, но планета по-прежнему остается интересным объектом для изучения из-за ее высокой плотности и чрезвычайной близости к родительской звезде. Последние исследования дали больше информации о поверхности и этого горячего мира.

Планета была открыта в 2004 году, вблизи звезды 55 Рака A, одной из двух звезд в , расположенной в 40 от в . В этой системе есть еще 4 планеты.

Первоначально орбитальный период 55 Рака e оценили в 2,8 дня, но измерения в 2011 году показали, что планета расположена намного ближе к звезде. Наблюдения с MOST дали период менее 18 часов. Исследователи подсчитали, что температура поверхности планеты может достигать 2700 градусов Цельсия.

Космический телескоп в 2012 году показал, что 55 Рака e еще более странный объект, чем ожидалось. Хотя первоначальные оценки говорят, что планета плотная и каменистая, «Спитцер» дал основания полагать, что на планете есть некоторое количество легких элементов и соединений (таких как вода). Она может примерно на пятую часть состоять из них. Однако высокие поверхностные температуры способствуют тому, что эти вещества находятся в состоянии «сверхкритической жидкости», при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой.

Модель строения планеты в 2012 году предполагала, что 55 Рака e состоит из углерода (в основном, алмазов и графита), а также железа, карбида кремния и силикатов. Эта модель, в отличие от предыдущих, не отталкивалась от химического состава Земли.

Тем не менее, против этой идеи выступила в 2013 году аспирантка Университета Аризоны Йоханна Теске. В своем заявлении она сказала, что родительская звезда 55 Рака e одновременно холоднее и более металллична, чем оно. Она также сказала, что в исследовании 2012 года не были должным образом проанализированы линии одиночного кислорода, что привело к возможным ошибкам. В результате ее исследования обнаружилось, что звезда-хозяин 55 Рака e имеет на 25 процентов больше кислорода, чем углерода

«Теоретически 55 Рака e может иметь высокое отношение углерода к кислороду и быть алмазной планетой, но звезда-хозяин не имеет такого высокого отношения», – сказала Теске в заявлении. Таким образом, между составом звезды и планеты нет соответствия.

Продолжающиеся исследования планеты пытаются выяснить больше о ее странной природе. Планету наблюдали космические телескопы и «Спитцер» Их результаты опубликованы между 2013 и 2016 годами. Некоторые из предложенных теорий о поверхности планеты включают вулканы или жидкую лаву, которые объясняют широкие температурные колебания между днем ​​и ночью. Анализ атмосферы предполагает, что оболочка планеты в основном состоит из водорода и гелия - больше напоминая атмосферу , чем Земли.

По материалам

С помощью космической обсерватории «Спитцер» позволили создать первую температурную карту этой суперземли - твёрдой планеты, которая почти в два раза больше Земли. Собранная аппаратом информация демонстрирует чрезвычайно резкие температурные колебания при переходе с одной на другую стороны экзопланеты. Планетологи связывают эти явления с присутствием потоков лавы.

Эта анимация демонстрирует возможное состояние экзопланеты 55 Рака e

«Наши знания об этой планете продолжают пополнятся и развиваться. Последние результаты говорят нам, что на планете очень жаркие ночи и ещё более жаркие дни. Это указывает, что экзопланета неэффективно распределяет высокую температуру по всему своему объёму. Мы предполагаем, что это можно объяснить особенностями атмосферы на дневной стороне, или движением потоков лавы по её поверхности», - Брис Оливье Демори из Кембриджского университета.

Эта «поджаривающаяся» с одной стороны суперземля 55 Рака e расположилась относительно близко к Земле - на расстоянии 40 световых лет. Она вращается по круговой орбите очень близко от своей звезды, год на экзопланете длится всего 18 земных часов. Из-за такой близости к своей звезде, экзопланета заблокирована приливными силами, как наша Луна, поэтому повёрнута к своему светилу всегда одной стороной. Это означает, что одна сторона 55 Рака e, которую и называют дневной стороной, всегда находится под сильным температурным влиянием, в то время как другая сторона всегда остаётся в темноте. Соответственно, её температура всегда ниже.

«Наша обсерватория даже смогла наблюдать фазы этой экзопланеты, совсем как на Земле мы видим фазы Луны. Мы видели первую и последнюю четверть, новую и полную фазу. Эти же наблюдения позволили нам построить особую карту планеты, которая указывает, какие области действительно перегреты», - продолжает Демори.

«Спитцер» наблюдал эту планету с помощью своего инфракрасного объектива в общей сложности 80 часов. За это время удалось многократно зафиксировать то, как 55 Рака e делает полный оборот по орбите. Именно по этим данным и была составлена тепловая карта всей экзопланеты. К своему удивлению, планетологи выявили совершенно невообразимый перепад температур в 1300 градусов Цельсия: на дневной стороне максимум составляет 2430 градусов Цельсия, а на ночной – 1130 градусов Цельсия.

На этом графике показаны вариации светимости экзопланеты 55 Рака e согласно информации от инфракрасной камеры аппарата “Спитцер”. Анализируя эти кривые блеска астрономы могут понять, сколько света приходит именно от экзопланеты (эта информация показана оранжевой зоной). Как видно, светимость звезды всегда постоянна.

В созвездии Рака возле звезды 55 Cancri астрономы обнаружили одну интересную экзопланету. Прежде ее считали газовым гигантом вроде Нептуна, однако последние исследования показали, что это не так. Данная планета является углеродной, и, соответственно, большая часть ее мантии состоит из алмазов. Они весят в два раза больше, чем планета Земля!

Созвездие Рака — одно из заурядных неярких созвездий. На небесном параде ее довольно тусклая "клешня" не привлечет вашего внимания. Однако есть в этом созвездии звездочка 55 Рака (55 Cancri, 55 Cnc) — солнцеподобная звезда, у которой имеется пять открытых экзопланет. Так что на сегодняшний день она занимает третье призовое место по количеству точно установленных объектов данного типа!

В мае 2011 года были проведены прямые измерения углового диаметра звезды 55 Cancri с помощью телескопа CHARA. Он оказался равен 0,711±0,004 угловых миллисекунд, что на расстоянии 12,3 парсек соответствует радиусу 0,943 ± 0,01 солнечных радиусов, а расстояние до этой звезды составляет 40,9 световых лет. 55 Cancri представляет собой желтый карлик G8V, она видна невооруженным глазом (звездная величина 5,95, а светимость составляет 0,6 солнечной). Звездная система 55 Cancri на самом деле двойная, и у желтого карлика имеется сосед — тусклый красный карлик, отстоящий от компаньона на 1100 астрономических единиц.

6 июля 2003 года к звезде 55 Cancri при помощи радиотелескопа РТ-70, что находится в Евпатории (Украина), радиоастрономы-земляне отправили радиопослание Cosmic Call, которое прибудет по адресу в мае 2044 года! Человечество ищет там братьев по разуму, потому что среди пяти экзопланет имеется одна "суперземля" 55 Рака е, открытая в 2004 году. Среди известных объектов подобного типа она является одной из самых близких к Земле "суперземель"! Ее масса превышает земную примерно в 8,6 раза, а ее диаметр вдвое больше диаметра Земли. А вот значения плотности у Земли и этой экзопланеты весьма и весьма близки.

Недавнее исследование, проведенное в Йельском университете (США), описывает "суперземлю" 55 Рака е как типичную углеродную планету. Следует заметить, что до этого момента подобный класс экзопланет обсуждался только как теоретически возможный. "Это первый взгляд на скалистый мир с химией, фундаментально отличающейся от земной. Поверхность планеты скорее покрыта графитом и алмазами, нежели водой и гранитом", — подчеркивает ведущий автор работы профессор Никку Мадхусудхан. Вот такая необычная картина открывается нашему воображению благодаря стараниям астрофизиков.

Климат на 55 Рака чрезвычайно жаркий: на освещенной стороне температура достигает примерно 2 тысяч кельвинов — и все из-за небольшого расстояния до местного светила, оцениваемого в 0,01560 ± 0,00011 астрономической единицы. Период обращения экзопланеты вокруг своей оси — 0,74 земных суток.

Теперь старая версия о том, что данная экзопланета является горячим газовым гигантом типа Нептуна, считается несостоятельной. После определения радиуса планеты (заметим, весьма небольшого) и ее значительной плотности стало очевидно, что это одна из первых планет, о которой можно уверенно заявить, чтоона является углеродной. Любопытно, эту подсказку дала сама звезда 55 Cancri — в ее химическом составе очень мало кремния и много углерода (кстати, у Солнца ничего подобного нет).

На поверхности 55 Рака e, если судить по спектральным наблюдениям, почти не выявлено следов воды. Следовательно, она по своему составу очень далека от Земли, которая представляет собой планету-океан, чья поверхность почти сплошь покрыта водой и под чьей корой бурлит жидкая силикатная мантия. У данной же экзопланеты мантия состоит, по-видимому, из углерода, на который приходится до трети ее массы. С учетом огромных температур и давления во внутренних слоях, скорее всего, ее составляют сплошные алмазы. На Земле, как мы знаем, эти камни изыскивают только в кимберлитовых трубках — специфических местах их рождения, а на 55 Рака e они находятся везде под ее поверхностью. Предполагается, что алмазов там по массе вдвое больше, чем весит вся Земля!

Обнаружение первой углеродной планеты открывает широкие горизонты химического разнообразия планет, по размерам сходных с Землей. Теперь очевидно, что экзопланеты разнообразны — вопрос лишь в том, как их химия может влиять на происходящие процессы. И поскольку большинство наблюдаемых желтых карликов ближе по составу к Солнцу, чем к 55 Рака, то она является редчайшим примером сверхметалличной звезды, возле которой и возможно появление данного "чуда". Тем не менее, из-за невообразимого обилия звезд в Галактике вполне можно предположить наличие миллионов углеродных планет!

Возможно, их счет увеличится до миллиардов, если будут открыты звезды со множеством экзопланет — ведь всего одна неприметная звезда 55 Рака имеет как минимум пять планет. Более того, предполагается еще наличие двух дополнительных, пока не подтвержденных объектов планетного типа в этой системе. Вопросы о магнитном поле на таких планетах, о тектонике плит их коры обсуждается с определенным скепсисом. В их мантии должна отсутствовать текучесть вещества — а ведь это необходимое условие магнитного "динамо" и движения плит поверхности.

Вопрос же возникновение жизни в столь экзотических мирах чрезвычайно интригует ученых. Ведь для форм жизни, подобных представителям земной биоты, нужна водная среда, уникальный температурный режим, обилие химических элементов и их соединений, мощная атмосфера и магнитосферный щит, предохраняющие от губительных излучений. В разнообразнейших экзопланетных мирах на более далеких от солнц углеродных планетах — таких, как спутники экзопланет (например, 55 Рака f), на поверхности которых вода может существовать в жидком виде — условия для возникновения уникальных форм жизни вполне могут быть. Не следует также отрицать возможность находки точной копии земного шара с его биологическим разнообразием.