NASA:s James Webb-teleskop har detekterat tecken på en tjock atmosfär på den ultravarma exoplaneten TOI-561 b, vilket utmanar antaganden om sådana världar. Denna stenplanet, som går i omloppsbana kring sin stjärna på under 11 timmar, uppvisar lägre temperaturer och densitet än förväntat, vilket tyder på ett gasskikt ovanpå ett magmahav. Upptäckterna, som publicerades den 11 december, belyser hur intensiv strålning kanske inte blåser bort alla atmosfärer från små planeter som ligger nära sina stjärnor.
Astronomer som använder James Webb-teleskopet har identifierat de hittills starkaste bevisen för en atmosfär som omsluter TOI-561 b, en superjord belägen långt utanför vårt solsystem. Denna planet, med en radie som är 1,4 gånger större än jordens, rusar runt sin värdstjärna – en stjärna som är något mindre och svalare än solen – på mindre än 11 timmar. På ett avstånd av under en miljon miles, eller ungefär en fyrtiondel av avståndet mellan jorden och solen, är TOI-561 b sannolikt tidalt låst, med en sida som ständigt är vänd mot stjärnan och upplever en brännande hetta som överstiger stenens smältpunkt.
Observationerna avslöjar att planetens dagssida når temperaturer på omkring 1 800 grader Celsius (3 200 grader Fahrenheit), vilket är svalare än de förväntade 2 700 grader Celsius (4 900 grader Fahrenheit) för en naken stenyta. Denna avvikelse, som mättes via Webbs NIRSpec-instrument under en 37 timmar lång övervakningsperiod inom ramen för General Observers Program 3860, pekar på värmeomfördelning, möjligen genom starka vindar i en flyktig och innehållsrik atmosfär.
Huvudförfattaren Johanna Teske, forskare vid Carnegie Science Earth and Planets Laboratory, noterade planetens ovanliga egenskaper: "Det som verkligen utmärker den här planeten är dess avvikande låga densitet. Den är mindre tät än man skulle förvänta sig om den hade en jordliknande sammansättning." TOI-561 b kretsar kring en uråldrig, järnfattig stjärna i Vintergatans tjocka skiva, dubbelt så gammal som vår sol, vilket tyder på att den bildades i en distinkt kemisk miljö jämfört med planeterna i vårt solsystem.
Medförfattaren Dr. Anjali Piette från University of Birmingham förklarade atmosfärens roll: "Vi behöver verkligen en tjock, flyktig atmosfär för att förklara alla observationer. Starka vindar skulle kyla ner dagssidan genom att transportera värme till nattsidan." Teamet föreslår ett betydande gasskikt ovanpå ett globalt magmahav, där gaser cirkulerar mellan atmosfären och det inre och upprätthåller jämvikt trots den intensiva stjärnstrålningen.
Medförfattaren Tim Lichtenberg från University of Groningen tillade: "Vi tror att det finns en jämvikt mellan magmahavet och atmosfären. Medan gaser strömmar ut från planeten för att mata atmosfären, suger magmahavet tillbaka dem i det inre. Denna planet måste vara mycket, mycket mer flyktig än jorden för att förklara observationerna."
Dessa resultat, som beskrivs i The Astrophysical Journal Letters den 11 december, omformar förståelsen av exoplaneter med ultrakorta omloppstider och deras potential att behålla atmosfärer under miljarder år. Ytterligare analys av hela datamängden syftar till att kartlägga temperaturvariationer och atmosfärisk sammansättning mer exakt.