Gorące dni i pochmurne noce na egzoplanecie ciężkiego metalu
Naukowcy użyli JWST do obserwacji WASP-121b, zamkniętego pływowo gorącego jowisza, najlepiej znanego z obecności metali ciężkich w jego atmosferze. Badanie to rzuca światło na warunki panujące po nocnej stronie planety i dostarcza nowych dowodów na istnienie metalicznych chmur.
Symulacja tego, jak WASP-121b może wyglądać dla naszych oczu z różnych kątów oświetlenia. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Aix-Marseille University (AMU)
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 odparować złoto. Wcześniejsze obserwacje wykazały istnienie metali takich jak żelazo, nikiel i wanad unoszących się w atmosferze planety.
Jednym ze sposobów, aby 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 pełnej orbity. Krzywe fazowe planet mogą nam powiedzieć coś o tym, jak temperatura atmosfery planety zmienia się z dnia na noc. Krzywa fazowa zmierzona wcześniej dla WASP-121b sugerowała, że nocna strona planety może być na tyle chłodna, że mogą tworzyć się chmury – co nowe dane z JWST mogą nam powiedzieć o tym gorącym, metalicznym świecie?
Rok na WASP-121b widziany przez JWST
W październiku 2022 roku zespół badawczy kierowany przez Thomasa Mikala-Evansa (Max Planck Institute for Astronomy) wykorzystał JWST do wpatrywania się w układ gwiazda-planeta przez 1,5 ziemskiego dnia – mniej więcej jeden dzień lub jeden rok na WASP-121b. Zespół użył spektrografu bliskiej podczerwieni JWST (NIRSpec) w specjalnym trybie obserwacyjnym przeznaczonym dla jasnych celów, co pozwoliło im na zbieranie danych przez 99% czasu obserwacji.
Krzywa blasku pokazuje głębokie spadki, gdy planeta przechodzi przed jasną gwiazdą, płytsze spadki, gdy planeta przechodzi za gwiazdą, oraz łagodną krzywą oznaczającą, kiedy zarówno gwiazda, jak i planeta są w pełni widoczne.
Metaliczne chmury nocą, zachwyt astronomów
Mikal-Evans i współautorzy artykułu wymodelowali krzywą blasku, stwierdzając, 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 przesunięcia, które wydają się być znacznie większe, bliższe 10o. Zespół zasugerował dwie możliwe przyczyny tej różnicy:
- atmosfera jest tak gorąca, że gaz ulega jonizacji, a interakcja między zjonizowanym gazem a polem magnetycznym planety spowalnia przenoszenie ciepła na wschód, lub
- najgorętszy punkt znajduje się w rzeczywistości dalej na wschód, ale chmury po nocnej stronie planety wpływają na naszą interpretację krzywej blasku.
Mówiąc o nocnej stronie planety: zespół zmierzył temperaturę po tej stronie WASP-121b na około 1000 K. Chociaż może to brzmieć jak palący upał, w rzeczywistości jest 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!
Oprócz poznania szczegółów krzywej fazowej WASP-121b, badanie to pokazało możliwości instrumentu NIRSpec JWST. Następnie zespół planuje zbadać krzywą fazową WASP-121b w funkcji długości fali, aby dowiedzieć się więcej o nocnej atmosferze planety.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
