Atmosfera po raz pierwszy została zbadana w 3D

Astronomowie zdołali zajrzeć w głąb atmosfery pozasłonecznej planety, odległej od nas o 900 lat świetlnych. Odkryli m.in. silne wiatry, tworzące skomplikowane wzorce pogodowe i niosące różne pierwiastki, jak żelazo czy tytan.

Na łamach „Nature” naukowcy z European Southern Observatory (ESO) opisali wyjątkowe dokonanie z dziedziny planetologii. Po raz pierwszy w historii przeprowadzili trójwymiarowe obserwacje atmosfery egzoplanety. Mowa o oddalonej o 900 lat świetlnych WASP-121b, znanej też jako Tylos. Jak donoszą, zauważyli silne wiatry tworzące w atmosferze skomplikowane wzorce oraz niosące różne pierwiastki, takie jak żelazo czy tytan.

Odkrycia, które zaskoczyły

Odkrycie to otwiera drzwi do szczegółowych badań składu chemicznego i warunków pogodowych także na innych odległych światach – zauważają autorzy badania. Przyznają oni, że dokonane odkrycia ich zaskoczyły. „Atmosfera tej planety zachowuje się w sposób, który kwestionuje nasze rozumienie działania pogody – nie tylko na Ziemi, ale na wszystkich planetach. To wygląda jak coś wyjętego z science fiction” – mówi główna autorka badania, dr Julia Victoria Seidel z ESO.

Planeta, o której mowa, nie przypomina Ziemi. To gazowy olbrzym należący do tzw. ultra-gorących Jowiszów okrążający macierzystą gwiazdę tak blisko, że tamtejszy rok trwa tylko 30 ziemskich godzin. Co więcej, jedna strona planety zawsze skierowana jest w stronę gwiazdy, co oznacza, że w tym rejonie panuje bardzo wysoka temperatura, zaś strona przeciwna jest chłodna.

„Odkryliśmy coś zaskakującego: prąd strumieniowy przenosi materię wokół równika planety, podczas gdy oddzielny prąd na niższych poziomach atmosfery przenosi gaz z gorącej strony na chłodniejszą. Tego rodzaju klimat nigdy wcześniej nie był obserwowany na żadnej planecie” – mówi dr Seidel.

Prąd strumieniowy

Zaobserwowany prąd strumieniowy obejmuje połowę planety, nabierając prędkości i gwałtownie zaburzając atmosferę na dużych wysokościach, w miejscu, w którym przechodzi przez gorącą stronę Tylosa. „Nawet najsilniejsze huragany w Układzie Słonecznym wydają się spokojne w porównaniu do tego” – dodaje astronomka.

Aby wykonać trójwymiarową mapę atmosfery odległego globu, badacze zaprzęgli cztery teleskopy systemu Very Large Teleskope – łącząc ich sygnały w jeden, co ujawniło niewidoczne wcześniej szczegóły. „VLT pozwolił nam jednocześnie zbadać trzy różne warstwy atmosfery tej egzoplanety” – mówi współautor badania, Leonardo A. dos Santos z Space Telescope Science Institute w Baltimore (USA) i z Johns Hopkins University.

Zespół śledził ruchy żelaza, sodu i wodoru, co umożliwiło poznanie wiatrów w głębokich, środkowych i powierzchniowych warstwach. „To rodzaj obserwacji, który jest niezwykle trudny do wykonania za pomocą teleskopów kosmicznych, co podkreśla znaczenie obserwacji egzoplanet prowadzonych z Ziemi” – dodaje. „VLT pozwolił nam jednocześnie zbadać trzy różne warstwy atmosfery tej egzoplanety” – mówi dos Santos.

Badanie w 3D

Obserwując planetę podczas pełnego tranzytu przed jej gwiazdą macierzystą, instrumenty były w stanie wykryć sygnatury wielu pierwiastków chemicznych obecnych w różnych warstwach atmosfery. Naukowców zaskoczyła obecność tytanu, który znaleźli tuż pod prądem strumieniowym. Wcześniejsze obserwacje wskazywały bowiem na brak akurat tego pierwiastka. Prawdopodobnie ukrywał się on właśnie w głębszych warstwach atmosfery.

Aby odkryć atmosfery mniejszych, podobnych do Ziemi planet, potrzebne będą jednak jeszcze większe teleskopy. Takie instrumenty mogą być już dostępne w niedalekiej przyszłości – mowa np. o Extremely Large Telescope (ELT), który jest obecnie budowany na pustyni Atakama w Chile.

„ELT będzie oznaczał przełom w badaniu atmosfer egzoplanet” – mówi należąca do zespołu Bibiana Prinoth z Lund Observatory (Szwecja). – „To doświadczenie sprawia, że czuję, jakbyśmy byli na krawędzi odkrycia niesamowitych rzeczy, o których teraz możemy tylko marzyć”.

Zobacz także