55 Cancri e (abbreviated 55 Cnc e, formally named Janssen ) is an exoplanet in the orbit of its Sun-like host star 55 Cancri A. The mass of the exoplanet is about 8.63 Earth masses and its diameter is about twice that of the Earth, thus making it the first super-Earth discovered around a main sequence star, predating Gliese 876 d by a year. It takes fewer than 18 hours to complete an orbit and is the innermost-known planet in its planetary system. 55 Cancri e was discovered on 30 August 2004. However, until the 2010 observations and recalculations, this planet had been thought to take about 2.8 days to orbit the star. In October 2012, it was announced that 55 Cancri e could be a carbon planet.

In February 2016, it was announced that NASA's Hubble Space Telescope had detected hydrogen and helium (and suggestions of hydrogen cyanide), but no water vapor, in the atmosphere of 55 Cancri e, the first time the atmosphere of a super-Earth exoplanet was analyzed successfully.

Name
In July 2014 the International Astronomical Union (IAU) launched NameExoWorlds, a process for giving proper names to certain exoplanets and their host stars. The process involved public nomination and voting for the new names. In December 2015, the IAU announced the winning name was Janssen for this planet. The winning name was submitted by the Royal Netherlands Association for Meteorology and Astronomy of the Netherlands. It honors the spectacle maker Zacharias Janssen who is sometimes associated with the invention of the telescope.

Discovery

Like the majority of extrasolar planets found prior to the Kepler mission, 55 Cancri e was discovered by detecting variations in its star's radial velocity. This was achieved by making sensitive measurements of the Doppler shift of the spectrum of 55 Cancri A. At the time of its discovery, three other planets were known orbiting the star. After accounting for these planets, a signal at around 2.8 days remained, which could be explained by a planet of at least 14.2 Earth masses in a very close orbit.

The same measurements were used to confirm the existence of the uncertain planet 55 Cancri c. 55 Cancri e was one of the first extrasolar planets with a mass comparable to that of Neptune to be discovered. It was announced at the same time as another "hot Neptune" orbiting the red dwarf star Gliese 436 named Gliese 436 b.

Planet challenged

In 2005, the existence of planet e was questioned by Jack Wisdom in a reanalysis of the data. He suggested that the 2.8-day planet was an alias and, separately, that there was a 260-day planet in orbit around 55 Cancri. In 2008, Fischer et al. published a new analysis that appeared to confirm the existence of the 2.8-day planet and the 260-day planet. However, the 2.8-day planet was shown to be an alias by Dawson and Fabrycky in 2010; its true period was 0.7365 days.

Transit
The planet's transit of its host star was announced on 27 April 2011, based on two weeks of nearly continuous photometric monitoring with the MOST space telescope. The transits occur with the period (0.74 days) and phase that had been predicted by Dawson and Fabrycky. This is one of the few planetary transits to be confirmed around a well-known star, and allowed investigations into the planet's composition.

Orbit and mass
The radial velocity method used to detect 55 Cancri e obtains the minimum mass of 7.8 times that of Earth, or 48% of the mass of Neptune. The transit shows that its inclination is about 83.4 ± 1.7, so the real mass is close to the minimum. 55 Cancri e is also coplanar with b.

The planet is extremely likely to be tidally locked, meaning that there is a permanent day side and a permanent night side.

Characteristics
55 Cancri e receives more radiation than Gliese 436 b. The side of the planet facing its star has temperatures more than 2,000 Kelvin (approximately 1,700 degrees Celsius or 3,100 Fahrenheit), hot enough to melt iron. Infrared mapping with the Spitzer Space Telescope indicated an average day-side temperature of  and an average night-side temperature of around . Reanalysis of the Spitzer data in 2022 found a hotter day-side temperature of  and set an upper limit of  on the night-side temperature.

It was initially unknown whether 55 Cancri e was a small gas giant like Neptune or a large rocky terrestrial planet. In 2011, a transit of the planet was confirmed, allowing scientists to calculate its density. At first it was suspected to be a water planet. As initial observations showed no hydrogen in its Lyman-alpha signature during transit, Ehrenreich speculated that its volatile materials might be carbon dioxide instead of water or hydrogen.

An alternative possibility is that 55 Cancri e is a solid planet made of carbon-rich material rather than the oxygen-rich material that makes up the terrestrial planets in the Solar System. In this case, roughly a third of the planet's mass would be carbon, much of which may be in the form of diamond as a result of the temperatures and pressures in the planet's interior. Further observations are necessary to confirm the nature of the planet.

A third argument is that the tidal forces, together with the orbital and rotational centrifugal forces, can partially confine a hydrogen-rich atmosphere on the nightside. Assuming an atmosphere dominated by volcanic species and a large hydrogen component, the heavier molecules could be confined within latitudes < 80° while the volatile hydrogen is not. Because of this disparity, the hydrogen would have to slowly diffuse out into the dayside where X-ray and ultraviolet irradiation would destroy it. In order for this mechanism to have taken effect, it is necessary for 55 Cancri e to have become tidally locked before losing the totality of its hydrogen envelope. This model is consistent with spectroscopic measurements claiming to have discovered the presence of hydrogen and with other studies which were unable to discover a significant hydrogen-destruction rate.

In February 2016, it was announced that NASA's Hubble Space Telescope had detected hydrogen cyanide, but no water vapor, in the atmosphere of 55 Cancri e, which is only possible if the atmosphere is predominantly hydrogen or helium.  This is the first time the atmosphere of a super-Earth exoplanet was analyzed successfully. In November 2017, it was announced that infrared observations with the Spitzer Space Telescope indicated the presence of a global lava ocean obscured by an atmosphere with a pressure of about 1.4 bar, slightly thicker than that of Earth. The atmosphere may contain similar chemicals in Earth's atmosphere, such as nitrogen and possibly oxygen, in order to cause the infrared data observed by Spitzer. In contradiction to the February 2016 findings, a spectroscopic study in 2012 failed to detect escaping hydrogen from the atmosphere, and a spectroscopic study in 2020 failed to detect escaping helium, indicating that the planet probably has no primordial atmosphere.  Atmospheres made of heavier molecules such as oxygen and nitrogen are not ruled out by these data.

Volcanism

Large surface-temperature variations on 55 Cancri e have been attributed to possible volcanic activity releasing large clouds of dust which blanket the planet and block thermal emissions. By 2022, the observation had shown a large variability in the planetary transit depths, which can be attributed to large-scale volcanism, or to the presence of a variable gas torus co-orbital with the planet.

See also
 Appearance of extrasolar planets
 Lists of exoplanets
 GJ 1132 b
 Mu Arae c
 Planetary system

References

External links

 
 Spitzer Detects a Steaming Super-Earth Eclipsing Its Star (JPL 09.26.11)
 Interactive visualisation of the 55 Cancri system

55 Cancri
Cancer (constellation)
Exoplanets discovered in 2004
Super-Earths
Terrestrial planets
Exoplanets detected by radial velocity
Transiting exoplanets
Exoplanets with proper names
게자리 55 e는 태양과 비슷한 항성 게자리 55 주위를 도는, 해왕성 정도 질량을 지닌 외계 행성이다. e는 항성에 매우 가까이 붙어 있으며 항성을 한바퀴 도는 데 3일이 채 걸리지 않는다. 게자리 55 e는 2004년 8월 30일 발견되었다.

발견 
다른 외계 행성들 대다수와 마찬가지로 게자리 55 e는 항성의 시선 속도에 변화가 있는 것을 이용하여 발견했다. 이는 게자리 55 A의 스펙트럼 상 나타나는 도플러 효과를 정교하게 재어 알아낸 것이다. 발견 당시 게자리 55에는 이미 다른 행성 세 개가 먼저 발견되어 있었으나, 2.8일 주기의 신호가 감지되었으며 이는 적어도 지구 질량 14.2배의 천체가 항성 매우 가까운 곳을 돌고 있다는 증거였다. 검증되지 않았던 천체 게자리 55 c 역시 이 방법을 통해 존재를 증명했다.

게자리 55 e는 외계 행성들 중 해왕성과 비슷한 질량을 갖고 있는 것으로 밝혀진 최초의 사례이다. 게자리 55 e는 다른 별 글리제 436 주위를 돌고 있는 비슷한 ‘뜨거운 해왕성’ 글리제 436 b와 동시에 발견 사실이 공표되었다.

논란 
2005년 잭 위즈덤이 기존 데이터를 재분석하여 이 행성의 존재에 의문을 제기했다. 잭 위즈덤은 해왕성 정도 질량 행성이 2.8일 주기가 아니라, 261일 주기로 게자리 55 A를 돌고 있다고 주장했다. 2007년 샌프란시스코 주립대학교 데브라 피셔 연구진은 2.8일 주기 및 261일 주기의 행성이 ‘둘 다’ 있다는 새로운 가설을 제기했다. 이후 261일 주기 행성은 게자리 55 f로 명명된다.

궤도 및 질량 
게자리 55 e는 항성에 매우 가까이 붙어 있기 때문에 1회 공전하는 데 3일이 채 걸리지 않으며, 따라서 ‘뜨거운 해왕성’으로 분류된다.

게자리 55 e를 발견할 때 사용되었던 시선 속도법의 한계는, 이 방법을 쓸 경우 해당 행성의 최소 질량만을 알 수 있다는 것이다. e의 최소 질량은 지구의 11배로 이는 해왕성 질량의 60퍼센트 수준이다. 허블 우주 망원경으로 측정천문학적 관측을 한 결과 게자리 55 계의 외행성 게자리 55 d의 궤도경사각은 천구면에 대하여 53도 기울어져 있었다. 만약 이 측정값이 사실이며 다른 행성들도 d와 같은 공전면을 공유하고 있다고 가정하면, e의 실제 질량은 최솟값보다 25퍼센트 더 클 것이며 이는 해왕성 질량의 약 80퍼센트 수준이 된다.

특징 
e는 중력이 게자리 55 항성에 미치는 영향을 통해 간접적으로 발견되었기 때문에 반지름이나 반사율 같은 요소들은 밝혀지지 않았다.(그러나 e의 반지름은 목성의 1.2배를 넘지 않을 것이다) 만약 e의 반지름이 목성의 0.8배라면 e의 반사율은 낮을 것이다.(행성의 반지름이 줄어들수록 반사율은 증가한다) 게자리 55 e는 비슷한 행성 글리제 436 b보다 어머니 항성으로부터 더 많은 복사 에너지를 받으며, 따라서 둘의 크기는 차이가 날 것으로 보인다.

행성의 반지름과 겉모습을 모른다면, 조성물 및 유효 온도 또한 알 수 없다. e가 작은 가스 행성인지 아니면 거대한 암석 행성인지는 밝혀지지 않았다. 제단자리 뮤 c의 생성 모형은 게자리 55 e처럼 항성에 매우 가까이 붙어 돌고 있는 행성에는 적용되지 않는다. 거대한 암석 행성들은 계의 가스 행성들이 항성 쪽으로 이동하는 과정에서 함께 딸려 온 물질들이 뭉쳐 만들어진 것으로 보인다. 여기서 게자리 55 e는 충분한 양의 가스층을 확보하지 못한 채 항성 가까이 끌려 온, 가스 행성의 중심핵일 가능성도 있다. 이 가설은 가스 행성들은 항성과 매우 가까운 곳에서도 오랜 시간에 걸쳐 가스층을 잃어버리지 않는다는 사실에 입각하여, 2004년 기각되었다.

그러나 어머니 항성이 코로나 질량 방출을 통해 행성의 휘발성 있는 대기층을 불어 날렸을 수도 있다. 글리제 876 d의 경우와 마찬가지로, 이 모형에서 행성은 처음에는 물과 같은 휘발성 물질을 풍부하게 지니고 있었다. 행성은 항성의 사정권 내로 접근하면서 가열되었고, 항성 내부에 있던 물은 규산염질 중심핵에서 분리되어, 막대한 압력 때문에 뜨거운 온도 아래서도 얼음 형태로 존재하는 물의 바다를 형성하게 되었다.(이 바다는 초임계유체 형태일 것으로 보인다) 이 경우 e는 자외선 복사로 생긴, 수증기와 자유 산소가 섞여 있는 대기를 지닐 것이다.

앞의 두 가지 다른 가설 중 어느 것이 맞는지를 확인하는 방법은 이 행성의 반지름과 화학적 조성물에 대한 더 자세한 정보를 확보하는 것이다. 그러나 e는 항성 앞을 지나가지 않기 때문에, 기존에 알려진 정보 이상의 자료를 확보하는 것은 현재 기술력으로는 불가능하다.

참고 문헌

같이 보기 
 제단자리 뮤 c

외부 링크 
 SIMBAD: * 55 Cnc e - Extra-solar Planet Candidate
 The Extrasolar Planets Encyclopaedia: Notes for Planet 55 Cnc e
 Extrasolar Visions: 55 Cancri e

게자리 55
게자리
외계 행성
2004년 발견한 외계 행성
뜨거운 해왕성
지구형 행성
슈퍼지구