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

[KopalniaWiedzy.pl 357]

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.

« powrót do artykułu

[Skarbek 1]

Mam pytanie: która to część noc-dzień, a która dzień-noc? Rozumiem, że ta planeta nie porusza się. Więc skąd wiadomo gdzie jest wschód a gdzie zachód? Arbitralnie tak jak na Ziemi?

[Mariusz Błoński 195]

Planeta porusza się. Krąży wokół gwiazdy i wokół własnej osi.
Wygląda na to, że strony ustalono tutaj ze względu na kierunek wiatrów. Ale nie wiem, czy jest on zgodny z kierunkiem ruchu obrotowego planety.

[Skarbek 1]

To było takie uproszczenie z tym "nieruszaniem się", w związku z tym że zawsze ta sama strona jest zwrócona w stronę gwiazdy. Też myślałam o tym że wyznaczyli to wg kierunku wiatrów, bo przecież linia "półcienia" będzie zawsze w tym samym miejscu. Jeszcze obawiałam kierunek ruchu wokół gwiazdy. Wschód od strony w którą zmierza, a Zachód po przeciwnej. Jednak o nie widzę w artykule nic o ruchu obrotowym wokół własnej osi.

[Astro 32]

2 godziny temu, Mariusz Błoński napisał:

Wygląda na to, że strony ustalono tutaj ze względu na kierunek wiatrów.

Zdecydowanie ma to związek z obrotem. Przy rotacji synchronicznej okres obrotu planety jest dokładnie równy okresowi orbitalnemu i oczywiście kierunek obrotu jest zgodny z kierunkiem obiegu. Zwyczajowo (bo Ziemia) przyjmujemy, że jeśli "patrzymy od północy" na układ, to planeta obraca się i okrąża gwiazdę w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek (zwykłego ) zegara; oczywiście w tym przypadku obserwujemy układ "z boku". Teraz już rozróżnienie evening/ morning terminator powinno być prostsze, bo chodzi oczywiście o widma NIRSpec zrobione na początku i na końcu tranzytu. Dla lepszej wizualizacji polecam spojrzeć na obrazek nr 1 w oryginalnej pracy, którą można znaleźć na arxiv: https://arxiv.org/pdf/2407.10294 Podczas "morning" zaczyna się tranzyt i podświetlana przez gwiazdę jest ta część atmosfery planety, która jest nad powierzchnią oddalającą się od nas.

[Mariusz Błoński 195]

@Astro Dzięki A kierunek wiatrów na takich planetach jest determinowany przez kierunek obrotu czy niekoniecznie?

[Astro 32]

Skoro już wiesz gdzie jest cieplej, to wystarczy klasyczna hydrodynamika... Podpowiedź: gdy zrobisz w słoneczny dzień przeciąg w chałupie, to z której strony będzie wiało?

[Mariusz Błoński 195]

Nie o to idzie, a o to, w którą stronę kuli wieje. Jeśli planeta w obrocie synchronicznym obraca się "na wschód", to czy wiatr będzie tam wiał "na wschód" czy też kierunek obrotu tego nie determinuje?

[Astro 32]

Będzie "na wschód", ale poważniej nie jest to takie proste... Wiesz zapewne jak średnio wieją wiatry na Ziemi (dla ilustracji: https://pl.wikipedia.org/wiki/Cyrkulacja_powietrza) i to trochę mówi o skali problemu. Weźmy takie pasaty - średnio wieją ze wschodu na zachód (upraszczając), ale co widzi obserwator z zewnątrz? Dla niego atmosfera ziemska obraca się zgodnie z kierunkiem rotacji Ziemi, czyli z zachodu na wschód (prędkość obrotowa na równiku to prawie 1700 km/h...). Dla gazowych olbrzymów jest podobnie, choć inaczej:

(ze strony https://courses.lumenlearning.com/suny-ncc-astronomy/chapter/atmospheres-of-the-giant-planets/, tam też opis)
Na koniec - dla gorących gazowych olbrzymów jest dużo drastyczniej.

16 godzin temu, Astro napisał:

Podczas "morning" zaczyna się tranzyt i podświetlana przez gwiazdę jest ta część atmosfery planety, która jest nad powierzchnią oddalającą się od nas.

Trochę babol mi wyszedł, ale było na szybko. Gazowe olbrzymy oczywiście nie mają powierzchni (chodzi o głębsze warstwy) i nie tyle chodzi przy rotacji synchronicznej o "powierzchnię oddalającą się od nas", co "obracającą się od nas".

[czernm20 1]

W dniu 17.07.2024 o 14:16, Skarbek napisał:

Też myślałam 

Pierwsza myśl: znowu ktoś tworzy konto. W jakim celu? Druga myśl: rozmawiałem kilka dni temu o Krystynie Skarbek. Mam już dosyć tych kobiet. Klikam zdjęcie i widzę jak w sejmie się robiera jedna a inna pozuje do PE. Co dalej, będziecie dzwonić na mój numer telefonu? 

 Nie podam. Numer telefonu nie może być publiczny, bo jak ma Policjant listę telefonów to później bierze świadka i pyta: ten Ci sprzedał narkotyki, z tym rozmawiałeś? Wystarczy odebrać i powiedzieć "cześć" zamiast "z kim rozmawiam". 

A i ostrzegam, bo na Krystynie Skarbek ciąży klątwa. Miała wiele romansów.