Naukowcy użyli JWST do obserwacji WASP-121b, zamkniętego pływowo gorącego Jowisza, najlepiej znanego z obecności metali ciężkich w jego atmosferze. Badanie to rzuca nowe światło na warunki panujące po nocnej stronie planety i dostarcza nowych dowodów na istnienie metalicznych chmur.
Godna uwagi egzoplaneta
WASP-121b wydaje się pojawiać w wiadomościach za każdym razem, gdy astronomowie kierują na nią teleskop. Ten gorący Jowisz okrąża swoją gwiazdę macierzystą co 30 godzin, jedną stroną na stałe zwrócony w kierunku gwiazdy, co powoduje, że temperatury w ciągu dnia są wystarczająco wysokie, aby odparowało tam nawet złoto. Wcześniejsze obserwacje istotnie wykazały istnienie lotnych metali takich jak żelazo, nikiel i wanad, unoszących się w atmosferze planety.
Jednym ze sposobów, by dowiedzieć się więcej o atmosferze intrygującej egzoplanety takiej jak WASP-121b, jest pomiar jej krzywej fazowej, czyli całkowitej ilości światła emitowanego i odbijanego przez planetę i jej gwiazdę macierzystą podczas zakreślania pełnej orbity. Krzywe fazowe planet mogą nam powiedzieć wiele o tym, jak temperatura atmosfery planety zmienia się między jej dniem i nocą. Krzywa fazowa zmierzona wcześniej dla WASP-121b sugerowała, że nocna strona planety może być na tyle chłodna, że mogą tworzyć się nad nią chmury. Co nowe dane z JWST mogą nam powiedzieć o tym gorącym, metalicznym świecie?
Rok na WASP-121b okiem JWST
W październiku 2022 roku zespół badawczy kierowany przez Thomasa Mikala-Evansa (Max Planck Institute for Astronomy) wykorzystał teleskop JWST do wpatrywania się w ten układ planetarny przez 1,5 ziemskiego dnia. Zespół użył spektrografu bliskiej podczerwieni JWST (NIRSpec) w specjalnym trybie obserwacyjnym przeznaczonym dla jasnych celów, co pozwoliło uczonym na zbieranie danych przez 99% dostępnego czasu obserwacji.
Krzywa blasku pokazuje głębokie spadki, gdy planeta przechodzi przed jasną gwiazdą, płytsze spadki, gdy planeta przechodzi za gwiazdą, oraz łagodną krzywą odpowiadającą okresowi, kiedy zarówno gwiazda, jak i planeta są w pełni widoczne.
Metaliczne chmury nocą
Mikal-Evans i współautorzy artykułu wymodelowali krzywą blasku układu, po czym stwierdzili, że najcieplejszy punkt w atmosferze WASP-121b znajduje się kilka stopni na wschód od punktu, w którym jej gwiazda jest najbliżej, zwanego punktem podgwiazdowym. Modele gorących Jowiszów, takich jak WASP-121b, przewidują jednak przesunięcia, które wydają się być znacznie większe, bliższe 10 stopniom. Zespół zasugerował dwie możliwe przyczyny tej obserwowanej różnicy.
Po pierwsze, atmosfera planety może być tak gorąca, że gaz ulega jonizacji, a interakcja między zjonizowanym gazem a polem magnetycznym planety spowalnia przenoszenie ciepła na wschód. Po drugie, jest możliwe, że najgorętszy punkt znajduje się w rzeczywistości dalej na wschód, ale chmury po nocnej stronie planety wpływają na naszą interpretację otrzymanej krzywej blasku.
Na koniec jeszcze uwaga o nocnej stronie planety. Zespół zmierzył temperaturę po tej stronie WASP-121b, uzyskując wynik równy około 1000 K. Chociaż może to brzmieć jak palący upał, w rzeczywistości jest tam wystarczająco chłodno, aby pewne związki metaliczne, które są powszechne w atmosferach gorących Jowiszów, tworzyły kropelki cieczy – innymi słowy, WASP-121b może mieć nocą metaliczne chmury!
Poza poznaniem tych niezwykłych szczegółów krzywej fazowej WASP-121b, badanie to pokazuje możliwości instrumentu NIRSpec. W dalszej kolejności zespół planuje zbadać krzywą fazową WASP-121b w funkcji długości fali, aby dowiedzieć się jeszcze więcej o nocnej atmosferze planety.
Więcej informacji:
- Hot Days and Cloudy Nights on a “Heavy Metal” Exoplanet
- A JWST NIRSpec Phase Curve for WASP-121b: Dayside Emission Strongest Eastward of the Substellar Point and Nightside Conditions Conducive to Cloud Formation
Źródło: AAS
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Symulacja tego, jak WASP-121b może wyglądać dla naszych oczu pod różnymi kątami oświetlenia. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Aix-Marseille University (AMU)
