Międzynarodowy zespół astronomów zaobserwował atmosferę gorącej i wyjątkowo rozdętej egzoplanety wielkości Jowisza, lecz o masie zaledwie 10% jego masy, wykazującą asymetrię atmosfery.
Po raz pierwszy w historii zaobserwowano asymetrię wschód–zachód jakiejkolwiek egzoplanety podczas tranzytu przed jej gwiazdą, z kosmosu – powiedział główny autor artykułu Mattew Murphy z Uniwersytetu Arizony. Tranzyt ma miejsce, gdy planeta przechodzi przed swoją gwiazdą – podobnie jak Księżyc podczas zaćmienia Słońca.
Obserwacje prowadzone z kosmosu mają wiele różnych zalet w porównaniu z tymi dokonywanymi z Ziemi – powiedział Murphy.
Asymetria wschód–zachód egzoplanety odnosi się do różnic w charakterystyce atmosfery, takich jak temperatura lub właściwości chmur, obserwowanych między wschodnią i zachodnią półkulą planety. Ustalenie, czy taka asymetria istnieje, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia klimatu, dynamiki atmosfery i wzorców pogodowych egzoplanet.
Egzoplaneta WASP-107b jest zablokowana pływowo względem swojej gwiazdy. Jedna półkula zablokowanej pływowo egzoplanety zawsze zwrócona jest w stronę gwiazdy, wokół której krąży, podczas gdy druga półkula zawsze zwrócona jest w kierunku przeciwnym, co skutkuje stałą stroną dzienną i stałą stroną nocną egzoplanety.
Murphy i jego zespół zastosowali technikę spektroskopii transmisyjnej za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). To podstawowe narzędzie wykorzystywane przez astronomów do uzyskiwania wglądu w skład atmosfer innych planet – powiedział Murphy. Teleskop wykonał serię zdjęć, gdy planeta przechodziła przed swoją gwiazdą macierzystą, kodując informacje o atmosferze planety. Korzystając z nowych technik i bezprecedensowej precyzji JWST, naukowcy byli w stanie oddzielić sygnały ze wschodniej i zachodniej strony atmosfery – i uzyskać bardziej ukierunkowane spojrzenie na konkretne procesy zachodzące w atmosferze egzoplanety.
Te migawki mówią nam wiele o gazach w atmosferze planety, chmurach, strukturze atmosfery, chemii i o tym, jak wszystko się zmienia, gdy planeta otrzymuje różne ilości światła ze swej gwiazdy – powiedział Murphy.
Egzoplaneta WASP-107b jest wyjątkowa, ponieważ ma bardzo małą gęstość i stosunkowo niską grawitację, co powoduje, że jej atmosfera jest bardziej „napompowana” niż w przypadku innych egzoplanet o tej masie.
Nie ma czegoś podobnego w naszym Układzie Słonecznym. Jest wyjątkowa, nawet wśród populacji egzoplanet – powiedział Murphy.
WASP-107b ma około 480 stopni Celsjusza – temperaturę pośrednią między planetami naszego Układu Słonecznego a najgorętszymi znanymi egzoplanetami.
Tradycyjne techniki obserwacyjne nie działają tak dobrze w przypadku tych pośrednich planet, więc pojawiło się wiele ekscytujących pytań, na które w końcu możemy zacząć odpowiadać – powiedział Murphy. Na przykład niektóre z naszych modeli mówiły nam, że planeta taka jak WASP-107b w ogóle nie powinna mieć tej asymetrii – więc już uczymy się czegoś nowego.
Naukowcy przyglądają się egzoplanetom od prawie dwóch dekad, a wiele obserwacji – zarówno naziemnych, jak i kosmicznych – pomogło astronomom odgadnąć, jak wyglądałaby atmosfera egzoplanet, powiedział Thomas Beattry, współautor badań i adiunkt astronomii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison.
Jednak to naprawdę pierwszy raz, kiedy widzieliśmy tego typu asymetrię bezpośrednio w formie spektroskopii transmisyjnej za pomocą JWST. Dzięki temu teleskopowi rozumiemy, z czego składają się atmosfery egzoplanet – to naprawdę niesamowite – powiedział Beatty.
Murphy i jego zespół pracują nad zebranymi danymi obserwacyjnymi i planują bardziej szczegółowo przyjrzeć się temu, co dzieje się z egzoplanetą – w tym przeprowadzić dodatkowe obserwacje, aby zrozumieć, co napędza tę asymetrię.
W przypadku prawie wszystkich egzoplanet nie możemy nawet spojrzeć na nie bezpośrednio, nie mówiąc już o tym, by dowiedzieć się, co dzieje się po jednej ich stronie, a co dopiero po drugiej – powiedział Murphy. Po raz pierwszy jesteśmy w stanie spojrzeć na atmosferę egzoplanety z dużo większej odległości.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Astronomers catch a glimpse of a uniquely inflated and asymmetric exoplanet
- Evidence for morning-to-evening limb asymmetry on the cool low-density exoplanet WASP-107 b
Źródło: University of Arizona
Na ilustracji: Wizja artystyczna egzoplanety WASP-107b oparta na obserwacjach tranzytu wykonanych przez JWST oraz inne teleskopy kosmiczne i naziemne. Źródło: Rachel Amaro/University of Arizona
