Znajdź zawartość

Po raz pierwszy przeprowadzono trójwymiarowe obserwacje atmosfery planety pozasłonecznej. Dokonał tego międzynarodowy zespół złożony z naukowców ze Szwajcarii, Francji, Hiszpanii, Chile, Kanady, Szwecji, USA i Portugalii wykorzystując wszystkie cztery duże teleskopy tworzące Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego. Celem badań był ultragorący jowisz WASP-121b, położony 900 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Rufy. Znajduje się tak blisko gwiazdy, że obiega ją w 30 godzin. Niezwykłą atmosferę WASP-121b opisywaliśmy wcześniej w tekście Potężny wiatr i deszcz z kamieni szlachetnych, pierwszy dokładny obraz nocnej strony egzoplanety. Teraz udało się ją zbadać w 3D. Ultragorące jowisze, ekstremalna klasa planet nieobecna w Układzie Słonecznym, dają wyjątkowy wgląd w procesy atmosferyczne. Ekstremalne różnice temperatur pomiędzy stroną dzienną a nocną każą zadać sobie fundamentalne pytanie: jak jest tam rozłożona energia? Aby na nie odpowiedzieć, musimy obserwować trójwymiarową strukturę ich atmosfer, szczególnie zaś ich cyrkulację pionową, która może posłużyć jako test zaawansowanych Globalnych Modeli Cyrkulacji, stwierdzili autorzy badań. Naukowcy zajrzeli w głąb atmosfery planety i zauważyli wiatry wiejące w różnych jej warstwach. Stworzyli dzięki temu trójwymiarową najbardziej szczegółową mapę atmosfery egzoplanety. To, co zobaczyliśmy, zaskoczyło nas. Prąd strumieniowy niesie materiał wokół równika planety, a w niższych warstwach atmosfery ma miejsce inny przepływ, który przemieszcza gazy ze strony gorącej na zimną. Nigdy wcześniej, na żadnej planecie, nie obserwowaliśmy takiego klimatu, mówi Julia V. Seidel z francuskiego Observatoire de la Côte d’Azur. Zaobserwowany prąd strumieniowy rozciąga się na połowę planety, znacząco przyspieszając i gwałtownie skłębiając wysokie partie atmosfery, gdy przekracza gorącą stronę planety. W porównaniu z nim, nawet najpotężniejsze huragany Układu Słonecznego wydają się spokojnymi podmuchami, dodaje Seidel. VLT pozwolił nam na jednoczesne śledzenie trzech różnych warstw atmosfery, cieszy się Leonardo A. dos Santos ze Space Telescope Science Institute w USA. Uczeni śledzili przemieszczanie się w atmosferze żelaza, sodu i wodoru, dzięki czemu mogli obserwować dolną, średnią i górną warstwę. Tego typu obserwacje trudno jest wykonać za pomocą teleskopów w przestrzeni kosmicznej, co pokazuje, jak ważne są naziemne badania egzoplanet, dodaje uczony. Niespodzianką była obecność tytanu, który zauważono pod obserwowanym prądem strumieniowym. Wcześniejsze badania nie wykazały obecności tego pierwiastka. Prawdopodobnie dlatego, że jest ukryty w głębokich warstwach atmosfery. Niezwykłym osiągnięciem jest możliwość tak szczegółowego badania atmosfery planet położonych tak daleko od Ziemi, ich składu chemicznego i wzorców pogodowych. Jednak do zbadania egzoplanet wielkości Ziemi konieczne będą większe teleskopy. Jednym z nich może być Extremely Large Telescope (ELT), budowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe na pustyni Atacama. « powrót do artykułu

Astronomowie z MIT uzyskali najdokładniejszy obraz atmosfery nocnej strony egzoplanety znajdującej się w obrocie synchronicznym wokół swojej gwiazdy. Przeszliśmy z etapu badania izolowanych regionów atmosfery egzoplanet, to badania ich takimi jakimi naprawdę są – trójwymiarowymi systemami, mówi Thomas Mikal-Evans, lider grupy badawczej z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Z obrotem synchronicznym mamy do czynienia na przykład w układzie Ziemia-Księżyc. Srebrny Glob, obracając się synchronicznie wokół naszej planety, jest wystawiony w jej kierunku zawsze tą samą stroną. W przypadku wspomnianej planety WASP-121b oznacza to, że po jednej jej stronie panuje wieczny dzień, a po drugiej – wieczna noc. WASP-121b to gorący Jowisz odkryty w 2015 roku. Krąży wokół gwiazdy znajdującej się około 850 lat świetlnych od Ziemi. Ma też jedną z najciaśniejszych orbit. Pełny obieg wokół gwiazdy zajmuje planecie około 30 godzin. Już wcześniej po dziennej stronie WASP-121b odkryto parę wodną, a naukowcy badali, jak wraz ze wzrostem wysokości zmienia się temperatura atmosfery. Teraz zaś udało się zbadać nocną stronę planety, zmapować zmiany temperatury pomiędzy stroną nocną a dzienną i pokazać, jak temperatury zmieniają się wraz ze wzrostem wysokości. Po raz pierwszy też zbadano przemieszczanie się pary wodnej pomiędzy obiema stronami egzoplanety obracającej się synchronicznie wokół gwiazdy. Ziemia, której siły pływowe gwiazdy nie zamknęły w obrocie synchronicznym, doświadcza dnia i nocy, a cykl obiegu wody polega w dużej mierze na parowaniu, kondensacji i tworzeniu chmur oraz opadach. Jednak na WASP-121b zachodzą niezwykle dramatyczne zjawiska. Na dziennej stronie, gdzie temperatury przekraczają 2700 stopni Celsjusza, molekuły wody są rozbijane na tworzące je atomy wodoru i tlenu. Wiatry wydmuchują te atomy na stronę nocną. Tam panują niższe temperatury i dochodzi do ponownego utworzenia molekuł wody. Te zaś ponownie wędrują na stronę dzienną i proces się powtarza. Ten gwałtowny cykl obiegu wody jest napędzany przez równie gwałtowne wiatry wiejące wokół planety z prędkością dochodzącą do 18 000 kilometrów na godzinę. Jednak wokół planety krąży nie tylko woda. Jej nocna strona jest na tyle chłodna, że powstają tam chmury z żelaza i korundu (Al2O3), minerału tworzącego rubiny czy szafiry. Chmury te mogą również być wypychane na dzienną stronę, gdzie dochodzi do odparowywania minerału. Gdzieś po drodze mogą spaść deszcze. Ale na WASP-121b nie pada woda. Z nieba mogą tam lecież kamienie szlachetne. Dzięki tym obserwacjom mamy obraz atmosfery całej planety, cieszy się Mikal-Evans. A obserwacji dokonano za pomocą spektroskopu znajdującego się na pokładzie Teleskopu Hubble'a. Analizuje on światło pochodzące z atmosfery, rozbija je na składowe długości fali i na tej podstawie dostarcza danych, dzięki którym astronomowie mogą określić temperaturę i skład atmosfery. Wielokrotnie w ten sposób obserwowano dzienną stronę różnych egzoplanet. Badanie strony nocnej jest znacznie trudniejsze. Wymaga bowiem śledzenia niewielkich zmian w spektrum światła z planety, do których dochodzi, gdy okrąża ona swoją gwiazdę. Naukowcom z MIT ta sztuka się udała. Byli w stanie określić profil temperatury całej atmosfery. Dowiedzieli się, że w najgłębszych warstwach atmosfery po stronie dziennej temperatura nieco przekracza 2200 stopni Celsjusza, a w warstwach najwyższych wynosi ona ponad 3200 stopni. Natomiast po stronie nocnej temperatura warstwy najniższej wynosi nieco ponad 1500 stopni Celsjusza, by w warstwie najwyższej spaść do około 1200 stopni. Model komputerowy użyty do zbadania gradientu temperatur na różnych wysokościach wykazał, że po stronie nocnej mogą istnieć chmury złożone m.in. z żelaza, korundu i tytanu. Najgorętsze miejsce planety znajduje się bezpośrednio pod jej gwiazdą, jednak region ten jest przesuwany przez silne wiatry na wschód, zanim ciepło zdąży uciec w przestrzeń kosmiczną. To właśnie z wielkości tego przesunięcia wyliczono prędkość wiatru. Wiejące tam wiatry są znacznie potężniejsze niż ziemski prąd strumieniowy. Prawdopodobnie może on przemieścić chmury wokół całej planety w czasie około 20 godzin, mówi współautor badań, Tansu Daylan. Naukowcy już zarezerwowali sobie czas obserwacyjny na Teleskopie Kosmicznym Jamesa Webba. Mają nadzieję, że za jego pomocą będą mogli obserwować nie tylko przemieszczanie się wody, ale i dwutlenku węgla w atmosferze. Ilość węgla i tlenu w atmosferze może znam zdradzić, gdzie dochodzi do formowania się tego typu planet, wyjaśnia Mikal-Evans. « powrót do artykułu