Νέα σπουδαία ανακάλυψη από το James Webb: Αυτός είναι ο «θερμός Ποσειδώνας» των 2.000°C

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Louis-Philippe Coulombe, μεταπτυχιακό φοιτητή στο Ινστιτούτο Έρευνας Εξωπλανητών Trottier (IREx) του Πανεπιστημίου του Μοντρεάλ, χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) για να εξερευνήσει την εξωτική ατμόσφαιρα του LTT 9779 b, ενός σπάνιου «εξαιρετικά θερμού Ποσειδώνα».

Τα αποτελέσματα, που θα δημοσιευθούν σε μια νέα συναρπαστική μελέτη στο Nature Astronomy, προσφέρουν νέες πληροφορίες για τα ακραία καιρικά φαινόμενα και τις ατμοσφαιρικές ιδιότητες αυτού του συναρπαστικού εξωπλανήτη.

Ένα μοναδικό εργαστήριο για τον εξωγήινο καιρό

Σε τροχιά γύρω από το άστρο του σε λιγότερο από μία ημέρα, ο LTT 9779 b υπόκειται σε καυτές θερμοκρασίες που φτάνουν σχεδόν τους 2.000°C.

Ο πλανήτης είναι παλίρροια κλειδωμένος (παρόμοια με τη Σελήνη της Γης), πράγμα που σημαίνει ότι η μία πλευρά του είναι συνεχώς στραμμένη προς το άστρο του, ενώ η άλλη παραμένει στο σκοτάδι. Παρά τις ακραίες αυτές συνθήκες, η ομάδα του Coulombe ανακάλυψε ότι η πλευρά της ημέρας του πλανήτη φιλοξενεί αντανακλαστικά σύννεφα στο ψυχρότερο δυτικό ημισφαίριό του, δημιουργώντας μια εντυπωσιακή αντίθεση με τη θερμότερη ανατολική πλευρά.

«Αυτός ο πλανήτης παρέχει ένα μοναδικό εργαστήριο για να κατανοήσουμε πώς τα σύννεφα και η μεταφορά θερμότητας αλληλεπιδρούν στις ατμόσφαιρες των εξαιρετικά ακτινοβολημένων κόσμων», λέει ο Coulombe.

Η ανάλυση της ομάδας, που διεξήχθη με τη χρήση του JWST, αποκάλυψε μια ασυμμετρία στην ανακλαστικότητα της πλευράς της ημέρας του πλανήτη. Η ομάδα πρότεινε ότι η άνιση κατανομή της θερμότητας και των νεφών οφείλεται σε ισχυρούς ανέμους που μεταφέρουν θερμότητα γύρω από τον πλανήτη.

Τα ευρήματα αυτά βοηθούν στη βελτίωση των μοντέλων που περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα μεταφέρεται σε έναν πλανήτη και τον σχηματισμό νεφών στις ατμόσφαιρες εξωπλανητών, συμβάλλοντας στη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ θεωρίας και παρατήρησης.

Χαρτογραφώντας την ατμόσφαιρα ενός «εξαιρετικά θερμού Ποσειδώνα»

Η ερευνητική ομάδα μελέτησε λεπτομερώς την ατμόσφαιρα αναλύοντας τόσο τη θερμότητα που εκπέμπει ο πλανήτης όσο και το φως που αντανακλά από το άστρο του.

Για να δημιουργήσουν μια σαφέστερη εικόνα, παρατήρησαν τον πλανήτη σε πολλαπλές θέσεις της τροχιάς του και ανέλυσαν τις ιδιότητές του σε κάθε φάση ξεχωριστά.

Ανακάλυψαν νέφη από υλικά όπως πυριτικά ορυκτά, τα οποία σχηματίζονται στην ελαφρώς ψυχρότερη δυτική πλευρά της ημέρας του πλανήτη. Αυτά τα ανακλαστικά σύννεφα βοηθούν να εξηγηθεί γιατί αυτός ο πλανήτης είναι τόσο φωτεινός στα ορατά μήκη κύματος, ανακλώντας μεγάλο μέρος του φωτός του άστρου.

Συνδυάζοντας αυτό το ανακλώμενο φως με τις εκπομπές θερμότητας, η ομάδα μπόρεσε να δημιουργήσει ένα λεπτομερές μοντέλο της ατμόσφαιρας του πλανήτη.

Τα ευρήματά τους αποκαλύπτουν μια λεπτή ισορροπία μεταξύ της έντονης θερμότητας από το άστρο και της ικανότητας του πλανήτη να αναδιανέμει την ενέργεια. Η μελέτη εντόπισε επίσης υδρατμούς στην ατμόσφαιρα, παρέχοντας σημαντικά στοιχεία για τη σύνθεση του πλανήτη και τις διεργασίες που διέπουν το ακραίο περιβάλλον του.

«Με τη λεπτομερή μοντελοποίηση της ατμόσφαιρας του LTT 9779 b, αρχίζουμε να ξεκλειδώνουμε τις διεργασίες που καθορίζουν τα εξωγήινα καιρικά του πρότυπα», εξηγεί ο καθηγητής Björn Benneke, συν-συγγραφέας της μελέτης και ερευνητικός σύμβουλος του Coulombe.

Μια πρωτοποριακή μελέτη με το JWST

Το JWST απέδειξε για άλλη μια φορά την απίστευτη ισχύ του, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετήσουν την ατμόσφαιρα του LTT 9779 b με πρωτοφανή λεπτομέρεια.

Η μελέτη αυτή χρησιμοποίησε το καναδικό όργανο του JWST, το Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), παρατηρώντας τον πλανήτη για σχεδόν 22 ώρες.

Τα δεδομένα κατέγραψαν την πλήρη τροχιά του πλανήτη γύρω από το άστρο του, συμπεριλαμβανομένων δύο δευτερογενών εκλείψεων (όταν ο πλανήτης περνάει πίσω από το άστρο του) και μιας πρωτογενούς διέλευσης (όταν ο πλανήτης περνάει μπροστά από το άστρο του).

Για έναν εξωπλανήτη όπως ο LTT 9779 b, ο οποίος είναι παλίρροια κλειδωμένος στο άστρο του, η ποσότητα και το είδος του φωτός που παρατηρείται αλλάζει καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται, δείχνοντάς μας διαφορετικά μέρη της επιφάνειάς του.

Η πλευρά της ημέρας αντανακλά και εκπέμπει περισσότερο φως λόγω της έντονης θέρμανσης, ενώ η ψυχρότερη πλευρά της νύχτας εκπέμπει λιγότερο φως.

Καταγράφοντας φάσματα σε διάφορες φάσεις, οι ερευνητές μπορούν να χαρτογραφήσουν τις μεταβολές της θερμοκρασίας, της σύνθεσης, ακόμη και της κάλυψης από σύννεφα σε όλη την επιφάνεια του πλανήτη.

Ο Dr. Michael Radica, πρώην διδακτορικός φοιτητής στο UdeM και τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, ήταν ο δεύτερος συγγραφέας αυτής της μελέτης.

Νωρίτερα φέτος, ο Dr. Radica δημοσίευσε μια λεπτομερή ανάλυση του φάσματος του φωτός του πλανήτη κατά τη διάρκεια της διέλευσης. «Είναι αξιοσημείωτο ότι και οι δύο τύποι αναλύσεων δίνουν μια τόσο σαφή και συνεπή εικόνα της ατμόσφαιρας του πλανήτη», σημείωσε.

Η έρευνα διεξήχθη στο πλαίσιο του προγράμματος NEAT (NIRISS Exploration of Atmospheric Diversity of Transiting Exoplanets) Guaranteed Time Observation, με επικεφαλής τον καθηγητή David Lafrenière του IREx.

Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της ικανότητας του JWST να παρατηρεί εξωπλανήτες σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος, επιτρέποντας στους επιστήμονες να διαχωρίσουν τη συμβολή του ανακλώμενου φωτός και της θερμικής εκπομπής. «Αυτό είναι ακριβώς το είδος του πρωτοποριακού έργου για το οποίο σχεδιάστηκε το JWST», λέει ο Lafrenière.

Επιπτώσεις στην επιστήμη των εξωπλανητών

Ο LTT 9779 b βρίσκεται στην «θερμή έρημο του Ποσειδώνα», μια κατηγορία πλανητών όπου είναι γνωστό ότι υπάρχουν εξαιρετικά λίγοι.

Ενώ οι γιγάντιοι πλανήτες που περιφέρονται πολύ κοντά στα άστρα που τους φιλοξενούν - συχνά αποκαλούμενοι «θερμοί Δίες» - ανιχνεύονται συνήθως με τις τρέχουσες μεθόδους εύρεσης εξωπλανητών, οι εξαιρετικά θερμοί Ποσειδόνες όπως ο LTT 9779 b παραμένουν εξαιρετικά σπάνιοι.

«Η εύρεση ενός πλανήτη αυτού του μεγέθους τόσο κοντά στο άστρο του είναι σαν να βρίσκεις μια χιονόμπαλα που δεν έχει λιώσει στη φωτιά», λέει ο Coulombe.

«Είναι μια απόδειξη της ποικιλομορφίας των πλανητικών συστημάτων και προσφέρει ένα παράθυρο για το πώς εξελίσσονται οι πλανήτες κάτω από ακραίες συνθήκες».

Αυτό το σπάνιο πλανητικό σύστημα συνεχίζει να προκαλεί την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς οι πλανήτες σχηματίζονται, μεταναστεύουν και αντέχουν μπροστά στις αδυσώπητες αστρικές δυνάμεις.

Τα ανακλαστικά νέφη του πλανήτη και η υψηλή μεταλλικότητα μπορεί να ρίξουν φως στο πώς εξελίσσονται οι ατμόσφαιρες σε ακραία περιβάλλοντα. Ο LTT 9779 b είναι ένα αξιόλογο «εργαστήριο» για τη διερεύνηση αυτών των ερωτημάτων, προσφέροντας πληροφορίες για τις ευρύτερες διαδικασίες που διαμορφώνουν την αρχιτεκτονική των πλανητικών συστημάτων σε όλο τον γαλαξία.

«Τα ευρήματα αυτά μας δίνουν μια νέα ματιά για την κατανόηση της ατμοσφαιρικής δυναμικής σε μικρότερους γίγαντες αερίου», λέει ο Coulombe. «Αυτό είναι μόνο η αρχή των όσων θα αποκαλύψει το JWST για αυτούς τους συναρπαστικούς κόσμους».

Με πληροφορίες από Exoplanetes

Διαβάστε επίσης