Planety poza Układem Słonecznym nie muszą być kuliste. Czasem bywają... jajowate

Międzynarodowy zespół naukowców dokonał przełomowego odkrycia w badaniach nad egzoplanetami, dowodząc, że ich atmosfery nie muszą być tak kuliste, jak dotychczas sądzono. Dzięki danym dostępnym za sprawą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i innowacyjnej metodzie obserwacji udało się po raz pierwszy szczegółowo zbadać nierównomierne kontury atmosfery jednej z najgorętszych znanych egzoplanet - WASP-17b. Wyniki tych badań, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Nature Astronomy", wskazują na złożoność i dynamikę atmosfer planet poza Układem Słonecznym.

Fot. Engine House and Hannah Wakeford /materiały udostępnione

Przez lata naukowcy modelowali odległe egzoplanety jako idealne, symetryczne kule, głównie ze względu na ograniczenia techniczne i brak możliwości szczegółowej obserwacji. Jednak najnowsze badania pokazują, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona. WASP-17b, gazowy olbrzym typu „gorący Jowisz” krążący wokół swojej gwiazdy odległej ponad 1 300 lat świetlnych od Ziemi, okazał się mieć atmosferę o nieregularnym kształcie, przypominającą nieco jajko, z jedną stroną bardziej rozciągniętą niż druga.

Ekstremalne warunki

Za tę deformację odpowiadają ekstremalne warunki panujące na planecie. WASP-17b znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy i jest stale zwrócona w jej stronę jedną półkulą. Ta półkula jest nieustannie wystawiona na działanie intensywnego promieniowania, podczas gdy druga pozostaje w wiecznym cieniu. Takie ustawienie prowadzi do powstania potężnych wiatrów, które transportują ciepło z dziennej strony na nocną, powodując rozciągnięcie atmosfery.

Kluczowym narzędziem, które umożliwiło to odkrycie, jest nowatorska technika opracowana przez zespół astrofizyków z Uniwersytetu w Bristolu i Cornell University. Metoda ta pozwala na dokładniejszą analizę światła przechodzącego przez atmosferę planety podczas jej tranzytu na tle gwiazdy. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie informacji o składzie chemicznym i strukturze atmosfery w różnych punktach jej obwodu, a nie jak dotychczas jedynie uśrednionych danych z całej krawędzi planety. W praktyce oznacza to, że naukowcy mogą analizować jak zmienia się grubość i skład atmosfery wokół całego obwodu. To pozwala na stworzenie trójwymiarowej mapy atmosfery WASP-17b, ujawniając jej asymetryczny, dynamiczny charakter.

Kształt zgodny z przewidywaniami

Obserwacje wykazały, że kształt atmosfery WASP-17b jest zgodny z przewidywaniami teoretycznymi dotyczącymi różnic temperatury i składu chemicznego pomiędzy stroną dzienną i nocną oraz między równikiem a biegunami. Po stronie wieczornej równika, gdzie gorące masy powietrza są transportowane z nasłonecznionej półkuli, atmosfera jest znacznie bardziej rozciągnięta niż po stronie porannej, która jest chłodniejsza po przejściu przez nocną część planety.

Odkrycie to stanowi ważny punkt odniesienia dla dalszych badań nad grupą ponad 6 000 potwierdzonych dotąd egzoplanet. Umożliwia ono nie tylko dokładniejsze modelowanie warunków panujących na tych odległych światach, ale także otwiera drogę do mapowania zjawisk pogodowych i klimatycznych na innych planetach poza Układem Słonecznym.