Atmosfera egzoplanety pierwszy raz zbadana w 3D

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.

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.

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.

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".

Marek Matacz