Webb badał planetę, na której panuje wieczny dzień i wieczna noc

| Astronomia/fizyka
NASA

Teleskop Webba zdobył bezpośrednie dowody na istnienie różnic w strefie przejściowej między dwiema półkulami planet, które okrążają swoją gwiazdę w obrocie synchronicznym. Dotychczas o występowaniu tych różnic wiedzieliśmy z modeli obliczeniowych. Teraz zostały one potwierdzone za pomocą urządzenia NIRSpec (Near-Infrared Spectograph) znajdującego się na pokładzie Webba.

Teleskop badał olbrzymią planetę WASP-39b. Jej średnica jest o 30% większa od średnicy Jowisza, a jej masa podobna jest to masy Saturna. Planeta znajduje się w odległości około 700 lat świetlnych od Ziemi i obiega gwiazdę w obrocie synchronicznym, co oznacza, że jedna jej strona jest zawsze zwrócona w stronę gwiazdy. Na tej półkuli panuje wieczny dzień, na przeciwnej zaś – wieczna noc.

W przeszłości sądzono, że strefa przejściowa pomiędzy półkulami jest homogeniczna, jednak przekonanie to było podważane przez modele obliczeniowe, które wskazywały, że ta część, która znajduje się po stronie przejścia z półkuli dziennej do nocnej różni się od części, gdzie przechodzimy ze strony nocnej na dzienną. Dzięki NIRSpec naukowcy zdobyli dowody, że różnica temperatur pomiędzy obiema częściami strefy wynosi niemal 200 stopni Celsjusza. Okazało się również, że mają one inną pokrywę chmur. Od strony dziennej do nocnej jest ich więcej niż od nocnej do dziennej.

Naukowcy dowiedzieli się tego analizując spektrum transmisji w zakresie 2–5 mikrometrów. W technice tej porównuje się światło gwiazdy przefiltrowane przez atmosferę planety znajdującej się pomiędzy gwiazdą a obserwatorem, z niefiltrowanym światłem gwiazdy, gdy planeta jest za nią. Dzięki temu możliwe jest zdobycie informacji o temperaturze, składzie i innych właściwościach atmosfery planety. WASP-39b stała się czymś w rodzaju wzorca do badania atmosfer egzoplanet za pomocą Webba. Ma ona bardzo rozległą, nabrzmiałą atmosferę, więc dociera do nas silny sygnał, mówi główny autor badań, Néstor Espinoza ze Space Telescope Science Institute.

Z wcześniejszych badań wiemy, że w atmosferze planety znajdują się dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, para wodna i sód. Teraz udało się określić pokrywę chmur i temperatury. W tej części strefy przejściowej, która rozciąga się od strony dziennej ku nocnej, temperatura atmosfery wynosi 800 stopni Celsjusza. W części od strony nocnej ku dziennej jest to 600 stopni Celsjusza.

Espinoza mówi, że zauważenie tak niewielkiej różnicy temperatury było możliwe wyłącznie dzięki niezwykłej czułości Webba w zakresie podczerwieni oraz ekstremalnie stabilnym czujnikom teleskopu. Każdy niewielki ruch instrumentu czy teleskopu podczas zbierania danych poważne zaburzyłby nasze możliwości wykrycia różnic. Całość musi być niesamowicie precyzyjna. I Webb właśnie taki jest, cieszy się uczony.

Modele obliczeniowe pozwalają też zbadać, skąd bierze się ta różnica temperatur w strefie przejściowej. Na takich planetach jak WASP-39 b, gdzie światło gwiazdy pada tylko na jedną stronę, istnieją duże różnice temperatur, a więc i ciśnienia. Gazy przemieszczają się z olbrzymią prędkością pomiędzy półkulami. Modele klimatyczne, podobne do tych używanych do prognozowania pogody na Ziemi, wskazują, że na WASP-39 b potężne wiatry przemieszczają się z prędkością tysięcy kilometrów na godzinę ze strony nocnej, przez strefę przejściową noc-dzień, na stronę dzienną i stamtąd przez strefę przejściową dzień-noc na stronę nocną. I właśnie stąd mamy tę 200-stopniową różnicę w obu częściach strefy przejściowej. Do jednej z tych części wpadają bowiem chłodne wiatry z półkuli nocnej, do drugiej zaś – ciepłe wiatry z półkuli dziennej.

Autor:

Źródło: Space Telescope Science Institute

Webb badał planetę na której panuje wieczny dzień i wieczna noc