Rácáfolt a tankönyvekre a James Webb, más lehet a bolygók alakja, mint gondoltuk
A csillagászok évtizedeken át szimmetrikus körökként modellezték a távoli világok atmoszféráját, a legújabb űrtávcsöves megfigyelések azonban rácáfoltak a tankönyvi egyszerűsítésekre. A James Webb űrteleszkóp adatai és egy úttörő brit–amerikai mérési eljárás feltárta, hogy a Földtől 1300 fényévre keringő WASP-17b légköre a tomboló szelek és az extrém hőség miatt féloldalasan felfúvódott, szabálytalan formát ölt.
Ha egy illusztrátor vagy egy csillagászati modell egy Naprendszeren kívüli bolygót jelenít meg, a gázóriások szinte kivétel nélkül tökéletesen kerek, körszimmetrikus golyóként tűnnek fel. Bár a gravitáció valóban a gömbforma felé tereli a hatalmas tömegű égitesteket, a csillagukhoz közel keringő, pokoli világok légköre korántsem viselkedik ilyen fegyelmezetten.
Egy, a Nature Astronomy szakfolyóiratban publikált új kutatás elsőként bizonyította be közvetlen mérésekkel, hogy az úgynevezett forró Jupiterek atmoszférája nem szabályos gyűrűként öleli körbe a bolygótestet, hanem a kontinensnyi viharok és a drasztikus hőmérséklet-eltérések hatására aszimmetrikusan eldeformálódik. A vizsgálatot az amerikai Cornell Egyetem és a brit Bristoli Egyetem kutatói vezették, célpontjuk a mintegy 1300 fényévre található WASP-17b volt, egy extrém módon „felfújt”, alacsony sűrűségű gázóriás, amely alig néhány nap alatt kerüli meg a csillagát.
Az exobolygók légkörét a csillagászok hagyományosan a tranzitok során vizsgálják: amikor a bolygó áthalad a csillaga előtt, a csillagfény egy része átszűrődik a peremén, az atmoszféra gázai pedig jellegzetes „ujjlenyomatot” hagynak a fény spektrumában. A hagyományos modellek ezzel csupán egyetlen átlagos értéket tudtak kinyerni a teljes bolygóperemre vetítve.
A David Grant és Hannah Wakeford bristoli asztrofizikusok által kifejlesztett, most elsőként élesben alkalmazott tranzittérképezési eljárás ezt a korlátot töri át. A James Webb kivételes spektroszkópiai érzékenységét kihasználva a kutatók a bolygó peremét szegmensekre bontották, és különböző szögekből külön-külön rögzítették a fény elnyelődését a tranzit során. Dr. Lili Alderson, a tanulmány vezető szerzője, a Cornell Egyetem kutatója szerint az új módszerrel pontról pontra kimérhetők a bolygó középpontja és a pereme közötti eltérések.
A felfedezett eltérés pontosan ott bukkant fel a WASP-17b-n, ahol azt az elméleti légköri modellek korábban jósolták: az egyenlítő alkonyati oldalán. A forró Jupiterek többségéhez hasonlóan a WASP-17b is kötött keringésű, mindig ugyanazt az arcát fordítja a csillaga felé. Az égitest egyik felén örökös, perzselő nappal, a másikon fagyos sötétség uralkodik. Ez az óriási energiakülönbség szuperszonikus sebességű légköri szeleket gerjeszt, amelyek a nappali oldal forróságát az egyenlítő mentén a sötét oldal felé szállítják.
Az alkonyati oldalon – ahol a szelek a forró gázokat átsöprik az éjszakai zónába – a légkör hőmérséklete drasztikusan magasabb, mint a hajnali oldalon, ahol a lehűlt gázok fordulnak vissza a nappali oldal felé. A magasabb hőmérséklet miatt a gáz kitágul, így az atmoszféra az egyenlítő alkonyati felén látványosan felpúposodik, míg a hidegebb hajnali oldalon jóval sűrűbb és laposabb marad. A bolygó sziluettje tehát nem szabályos gömb, hanem deformált, aszimmetrikus ellipszoid képét mutatja.
Bár az exobolygók háromdimenziós, dinamikus klímáját és a hőátadó áramlásokat a szuperszámítógépes szimulációk évek óta leírták, közvetlen megfigyelésekkel mindeddig nehéz volt alátámasztani ezeket az elméleteket. Dr. Hannah Wakeford, a Bristoli Egyetem asztrofizikusa kiemelte: a bolygók szeszélyes világok, légkörük komplex és kaotikus rendszert alkot. Az a tény, hogy a matematikai modell és a több mint ezer fényévnyi távolságból érkező mérési adatok hajszálpontosan egybeestek, megerősíti, hogy a légköri fizikáról alkotott elképzelések helytállóak.
A sikeres demonstráció utat nyit a jelenleg ismert több mint hatezer exobolygó hasonló, részletes vizsgálata előtt. A módszer a jövőben nem csupán a nappali és éjszakai zónák közötti határvonalakat, hanem a különböző szélességi körök – az egyenlítő és a pólusok – közötti klímaeltéréseket is feltérképezheti, megteremtve a valódi idegen bolygóközi meteorológia alapjait.
