Dzięki Teleskopowi Webba po raz pierwszy udało się zajrzeć w głąb atmosfery gorącego Jowisza
-048ac4865d3f7f4214cc53dd953e09ba.png)
Prawie 700 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Mikroskopu, krąży gazowy olbrzym o nazwie WASP–94A b. Z powodu niewielkiej odległości od gwiazdy planeta znajduje się w obrocie synchronicznym. Jest bez przerwy zwrócona w jej stronę jedną półkulą. Po stronie dziennej spowija ją gęsty całun chmur. Po stronie nocnej niebo jest bezchmurne. Ten niezwykły cykl pogodowy – odkryty przez astronomów z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa – po raz pierwszy pozwolił zajrzeć w głąb atmosfery gorącego Jowisza bez chmur zakłócających obserwacje.
WASP–94A b należy do klasy tzw. gorących Jowiszów – gazowych olbrzymów znajdujących się ekstremalnie blisko swoich gwiazd, bliżej niż Merkury krąży wokół Słońca. Wysoka temperatura i silne promieniowanie czynią z nich idealne laboratoria do badania dynamiki atmosfer. Problem w tym, że chmury nieustannie zasnuwają widok. Od 20 lat badamy egzoplanety i chmury były dla nas prawdziwą zmorą. Obserwowanie planety przez nie to jak patrzenie przez zaparowaną szybę – przyznaje profesor David Sing.
Przełom przyniosły dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Naukowcy obserwowali planetę podczas tranzytu, gdy z punktu widzenia JWST przechodzi na tle swojej gwiazdy, a część światła przebija się przez jej atmosferę. Kluczowe okazało się rozdzielenie sygnałów z dwóch krawędzi planety. Krawędź wiodąca to strona poranna – tu powietrze napływa z nocnej hemisfery. Krawędź podążająca to strona wieczorna – tu powietrze wraca z powrotem ku nocy. Wcześniejsze obserwacje teleskopem Hubble'a uśredniały oba sygnały, mieszając dane atmosferyczne z informacjami o chmurach w jeden nierozróżnialny obraz.
Gdy badacze przyjrzeli się obu stronom osobno, odkryli zdumiewającą dychotomię. Poranna krawędź planety była gęsto pokryta chmurami zbudowanymi z krzemianów magnezu – minerału powszechnie spotykanego w skałach. Strona wieczorna była całkowicie przejrzysta i wykazywała wyraźne spektralne ślady pary wodnej. Skąd ta różnica? Naukowcy rozważają dwa scenariusze.
Według pierwszego potężne wiatry, spowodowane różnicami temperatur, unoszą pył wysoko po chłodniejszej stronie, a gdy wiatry zbliżają się do półkuli gorącej, zanurzają się wraz z pyłem w głąb planety, dzięki czemu niebo przed wschodem jest bezchmurne. Według scenariusza drugiego, zachodzi tutaj podobny mechanizm jak na Ziemi, gdy poranna mgła szybko znika, jednak na WASP-94A b jest to zjawisko znacznie bardziej ekstremalne. Utworzone po chłodnej stronie chmury, w miarę zbliżania się do strony gorące, zaczynają gotować się w temperaturze ponad 1000 stopni Celsjusza, rozpadają się tworzące je związki chemiczne i chmury znikają.
Przejrzystość wieczornego nieba była naukowym prezentem. Obserwując wyłącznie wolną od chmur krawędź, badacze mogli po raz pierwszy zbadać rzeczywisty skład atmosfery planety. Wynik zaskoczył wszystkich: dotychczasowe modele – obarczone błędem chmurowego „szumu" – sugerowały, że WASP–94A b zawiera setki razy więcej tlenu i węgla niż Jowisz. Nowe dane pokazują, że jest ich zaledwie pięć razy więcej, co czyni obie planety zaskakująco podobnymi i wreszcie daje wynik zgodny z teorią formowania planet.
Identyczny dobowy cykl chmur naukowcy odkryli następnie na dwóch innych gorących Jowiszach: WASP–39 b i WASP–17 b. Kolejnym krokiem będzie systematyczne badanie tego zjawiska na szerokiej próbie egzoplanet w ramach nowego, dużego programu obserwacyjnego JWST. Być może okaże się, że chmury to nie przeszkoda, lecz klucz do zrozumienia innych światów.
Opis fascynujących badań został opublikowany na łamach Science.
Komentarze (0)