Prognoza pogody: oczekiwane są rozproszone, nieregularne chmury krzemianowe na planecie VHS 1256b.
Czy kiedykolwiek gorący piasek smagał twoją twarz? Jest to raczej kojące doświadczenie w porównaniu do ekstremalnych warunków odkrytych wysoko w atmosferze planety VHS 1256b.
Wykorzystując obserwacje spektroskopowe z Teleskopu Webba astronomowie wykazali, że jej chmury składają się z krzemianów o wielkości od drobinek do małych ziaren. Dodatkowo ta niemal stała warstwa chmur porusza się. Astronomowie wyobrażają sobie, że te ziarenka krzemianowe – cyrkulując okresowo w chmurach – stają się za ciężkie i opadają w czeluści atmosfery VHS 1256b. W tych widmach występują również wyraźne sygnatury wody, metanu i tlenku węgla oraz astronomowie znaleźli dowód na występowanie dwutlenku węgla. To jest zaledwie początek badań, po których oczekuje się więcej odkryć w miarę napływu obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Astronomowie obserwujący za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba odkryli chmury składające się z krzemianów w atmosferze odległej planety. Ta atmosfera cały czas podnosi się, miesza i porusza w ciągu tamtejszej 22-godzinnej doby – z gorętszą materią wypychaną do góry i chłodniejszą opadającą na dół, czyli występują ruchy konwekcyjne takie jak w gotującej się wodzie w czajniku. Powoduje to dramatyczne zmiany jasności takie, że spośród wszystkich znanych nam obiektów o masie planetarnej to właśnie VHS 1256b jest uważana za najbardziej zmienny. Zespół badawczy prowadzony przez Brittany Miles (University of Arizona) znalazł ewidentne sygnatury wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie dwutlenku węgla. To jest największa ilość molekuł, jakie zostały kiedykolwiek jednocześnie zidentyfikowane na planecie poza naszym Układem Słonecznym.
Ta planeta o masie około 12 razy większej niż masa Jowisza – skatalogowana jako VHS 1256b, znajduje się w odległości około 40 lat świetlnych i orbituje wokół układu dwóch gwiazd z okresem ponad 10 tysięcy lat. VHS 1256b znajduje się około cztery razy dalej od swoich gwiazd niż Pluton od naszego Słońca – co sprawia, że jest to znakomity cel obserwacyjny dla Teleskopu Webba. Oznacza to, że światło tej planety nie miesza się ze światłem jej gwiazd – powiedziała Brittany Miles. Temperatura sięga nawet 830 stopni Celsjusza wysoko w atmosferze VHS 1256b - tam, gdzie cyrkulują te „zapiaszczone” chmury (czyli pełne ziaren krzemianowych).
W chmurach VHS 1256b Teleskop Webba zarejestrował zarówno większe, jak i mniejsze ziarna pyłu krzemianowego, które widać w widmie w długościach fali około λ ~10 μm. Drobniejsze ziarenka krzemianowe w tej atmosferze mogą być wielkości drobnych cząstek dymu. Większe ziarna mogą być podobne do bardzo gorących i bardzo małych ziarenek piasku – powiedziała współautorka publikacji Beth Biller (University of Edinburgh).
Widmo transmisyjne atmosfery egzoplanety VHS 1256b uzyskane w bliskiej i średniej podczerwieni (λλ ~1-20 μm) za pomocą spektrografów NIRSpec i MIRI współpracujących z Teleskopem Webba. Astronomowie znaleźli w tym widmie sygnatury chmur zbudowanych z ziaren piasku (krzemiany, ang. silicates), wody (ang. water), metanu (ang. methane) i tlenku węgla (ang. carbon monoxide) jak również dowód na występowanie dwutlenku węgla. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); Science: Brittany Miles (University of Arizona), Sasha Hinkley (University of Exeter), Beth Biller (University of Edinburgh), Andrew Skemer (University of California, Santa Cruz)
Na powierzchni VHS 1256b panuje znacznie mniejsza grawitacja w porównaniu do bardziej masywnych brązowych karłów. Dlatego chmury krzemianowe mogą powstawać i trwać wyżej w atmosferze, gdzie może je zarejestrować Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Innym powodem dużej turbulentności jej atmosfery jest wiek planety. W skalach astronomicznych jest to dość młoda planeta, która liczy zaledwie 150 mln lat i sukcesywnie będzie się zmieniała, wychładzając się przez kolejne miliardy lat.
Zidentyfikowaliśmy krzemiany, ale lepsze zrozumienie jakie wielkości i kształty ziaren pasują do specyficznych rodzajów chmur będzie wymagało wiele dodatkowej pracy. To nie jest ostatnie słowo na temat tej planety – to jest początek modelowania na dużą skalę, aby dopasować do złożonych danych z Teleskopu Webba – powiedziała Brittany Miles.
Żaden inny teleskop nie zidentyfikował naraz tak wiele cech dla pojedynczego obiektu v powiedział współautor publikacji Andrew Skemer (University of California). Widać wiele molekuł na jednym widmie uzyskanym przez Teleskop Webba, które szczegółowo opisują dynamikę chmur tej planety i pogodę.
Warto wspomnieć, że zespół badający egzoplanetę VHS 1256b doszedł do tych wniosków, analizując widma zebrane przez dwa, następujące instrumenty na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba:
• NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph),
• MIRI (Mid-Infrared Instrument).
Astronomowie mogli bezpośrednio obserwować VHS 1256b, ponieważ planeta orbitowuje w dużej odległości od swoich gwiazd. Tutaj do prowadzenie obserwacji planety nie była wykorzystywana technika obserwacji tranzytów ani tryb koronografu.
Co dalej zdarzy się z egzoplanetą VHS 1256b przez kolejne miliardy lat? Planeta będzie z czasem wychładzała się i jej niebo może zmienić się z zachmurzonego na bezchmurne, ponieważ będzie daleko od swoich gwiazd.
Więcej informacji:
- NASA’s Webb Spots Swirling, Gritty Clouds on Remote Planet
- Portal Urania (2015) - Bezpośrednie zdjęcie masywnej egzoplanety
- Publikacja naukowa: Ap.J. Letters (dostęp otwarty): The JWST Early-release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems II: A 1 to 20 μm Spectrum of the Planetary-mass Companion VHS 1256–1257 b
Źródło: NASA/ESA
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Na ilustracji wizja artystyczna wirujący chmur odkrytych przez Teleskop Webba w atmosferze egzoplanety VHS 1256b. To ciało niebieskie znajduje się w odległości około 40 l.św. i krąży z okresem ponad 10 tysięcy lat wokół odległego, podwójnego układu gwiezdnego. W tych chmurach wypełnionych krzemianowym pyłem materia cały czas podnosi się, miesza i porusza w ciągu tamtejszej 22-godzinnej doby. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)
