Dzięki Webbowi udało się opisać pogodę na odległej egzoplanecie

[KopalniaWiedzy.pl 357]

WASP-43b została odkryta w 2011 roku. Należy ona do „gorących Jowiszów”, gazowych egzoplanet wielkości podobnej do Jowisza, na których panują temperatury znacznie wyższe, niż na jakiejkolwiek planecie Układu Słonecznego. Mimo, że gwiazda, którą okrąża WASP-43b jest mniejsza i chłodniejsza od Słońca, to sama planeta znajduje się w odległości 25-krotnie mniejszej niż odległość między Merkurym a Słońcem. Teraz, dzięki Teleskopowi Webba, astronomom udało się opisać pogodę panującą na planecie.

Z powodu swojej ciasnej orbity planeta znajduje się w obrocie synchronicznym w stosunku do gwiazdy. Z powodu oddziaływania sił pływowych WASP-43b jest zwrócona ciągle tą samą stroną w stronę gwiazdy. Na jednej jej połowie panuje więc wieczny dzień, na drugiej – wieczna noc. Strona nocna nigdy nie jest oświetlana przez gwiazdę, jednak silne wschodnie wiatry transportują ciepło ze strony dziennej.

WASP-43b jest od lat obserwowana przez teleskopy, w tym Hubble'a i – odesłanego już na emeryturę – Spitzera. Dzięki Hubble'owi dowiedzieliśmy się, że po stronie dziennej jest para wodna. Dane z Hubble'a i Spitzera wskazywały też, że po stronie nocnej mogą być chmury. Potrzebowaliśmy jednak dokładniejszych danych z Webba, żeby stworzyć mapę temperatur, pokrywy chmur, wiatrów oraz bardziej dokładnego składu atmosfery w skali całej planety, wyjaśnia Taylor Bell z Bay Area Environmental Research Institute, główny autor najnowszych badań.

Co prawda planety nie można bezpośrednio zaobserwować, gdyż jest zbyt mała, ciemna i znajduje się zbyt blisko gwiazdy, ale dzięki jej bardzo krótkiemu okresowi orbitalnemu, który wynosi zaledwie 19,5 godziny, idealnie nadaje się do badań spektroskopowych. Naukowcy wykorzystali więc pracujący na Webbie MIRI (Mid-Infrared Instrument) do wykonywanych co 10 sekund przez 24 godziny pomiarów światła z planety. To pozwoliło obliczyć temperaturę i z grubsza zrekonstruować mapę jej rozkładu na całej planecie.

Z badań wynika, że średnia temperatura po stronie dziennej wynosi 1250 stopni Celsjusza, po stronie nocnej zaś – 600 stopni. Najgorętsze miejsce planety znajduje się nieco na wschód od miejsca, które otrzymuje najwięcej promieniowania z gwiazdy. To przesunięcie spowodowane jest przez silne, naddźwiękowe wiatry, które przemieszczają gorące powietrze na wschód.

Badacze wykorzystali trójwymiarowe modele atmosfery, podobne do modeli używanych na Ziemi do badań pogody i klimatu. Na ich podstawie stwierdzili, że nocna strona jest prawdopodobnie pokryta gęstymi chmurami, które częściowo zapobiegają ucieczce ciepła. Z powodu tych chmur strona ta wygląda na ciemniejszą i chłodniejszą, niż gdyby chmur nie było.

Webb dostarczył też danych, które pozwoliły stwierdzić, że zarówno po stronie dziennej, jak i nocnej, znajduje się para wodna. Ku swojemu zaskoczeniu, naukowcy stwierdzili brak metanu w atmosferze. O ile jego nieobecność jest zrozumiała po stronie dziennej – jest tam zbyt gorąco, by metan się tworzył, a większość węgla prawdopodobnie występuje w postaci tlenku węgla – to Webb powinien wykryć sygnaturę metanu po chłodniejszej stronie nocnej. Jednak to tam nie ma. Przyczyną, dla której nie wykrywamy metanu na WASP-43b muszą być silne wiatry, osiągające prędkość 8000 km/h. Jeśli wiatry przenoszą gazy pomiędzy stroną dzienną a nocną z wystarczająco duża prędkością, to gazy te przebywają po stronie nocnej zbyt krótko, by zaszły tam reakcje chemiczne pozwalające na powstanie wykrywalnej ilości metanu, dodaje współautorka badań, Joanna Barstow z brytyjskiego Open University.

Naukowcy przypuszczają, że z powodu tak szybko wiejących wiatrów atmosfera jest dobrze wymieszana i ma identyczny skład na całej planecie.

« powrót do artykułu