NASAs James Webb-teleskop har upptäckt tecken på en tjock atmosfär på den ultravarma exoplaneten TOI-561 b, vilket utmanar antaganden om sådana världar. Denna klippiga planet, som kretsar kring sin stjärna på under 11 timmar, visar lägre temperaturer och densitet än väntat, vilket tyder på ett gaslager ovanför ett magmhav. Fynden, publicerade den 11 december, belyser hur intensiv strålning kanske inte tar bort alla atmosfärer från små, närbelägna planeter.
Astronomer som använder James Webb-teleskopet har identifierat det starkaste beviset hittills för en atmosfär som omsluter TOI-561 b, en super-Jord belägen långt bortom vårt solsystem. Denna planet, med en radie 1,4 gånger jordens, snurrar runt sin värdstjärna – en stjärna något mindre och svalare än solen – på mindre än 11 timmar. På ett avstånd på under en miljon miles, eller ungefär en fyrtioendel av avståndet mellan jorden och solen, är TOI-561 b troligen tidvattenlåst, med en sida permanent vänd mot stjärnan och utsatt för svällande hetta som överstiger smältpunkten för berg.
Observationerna visar att planetens dagsida når cirka 3 200 grader Fahrenheit (1 800 grader Celsius), svalare än de förväntade 4 900 grader Fahrenheit (2 700 grader Celsius) för en bar klippig yta. Denna avvikelse, mätt med Webbs NIRSpec-instrument under en 37-timmars övervakningsperiod inom General Observers Program 3860, pekar på värmefördelning, möjligen av starka vindar i en atmosfär rik på flyktiga ämnen.
Huvudförfattaren Johanna Teske, forskare vid Carnegie Science Earth and Planets Laboratory, noterade planetens ovanliga egenskaper: «Det som verkligen skiljer denna planet är dess anomaliskt låga densitet. Den är mindre tät än man skulle förvänta sig vid en jordliknande sammansättning.» TOI-561 b kretsar kring en gammal 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 solsystemets planeter.
Medförfattaren Dr. Anjali Piette från University of Birmingham förklarade atmosfärens roll: «Vi behöver verkligen en tjock atmosfär rik på flyktiga ämnen för att förklara alla observationer. Starka vindar skulle kyla dagsidan genom att transportera värme till nattsidan.» Teamet föreslår ett betydande gaslager ovanför ett globalt magmhav, där gaser cirkulerar mellan atmosfären och interiören och upprätthåller jämvikt trots intensiv stjärnstrålning.
Medförfattaren Tim Lichtenberg från University of Groningen tillade: «Vi tror att det finns en jämvikt mellan magmhavet och atmosfären. Medan gaser kommer ut från planeten för att mata atmosfären, suger magmhavet tillbaka dem in i interiören. Denna planet måste vara mycket, mycket rikare på flyktiga ämnen än jorden för att förklara observationerna.»
Dessa resultat, detaljerade i The Astrophysical Journal Letters den 11 december, omformar förståelsen av ultrakorta period exoplaneter och deras potential att behålla atmosfärer över miljarder år. Ytterligare analys av hela datasetet syftar till att kartlägga temperaturvariationer och atmosfärssammansättning mer exakt.