Przez długi czas astronomowie opisywali odległe egzoplanety jako idealne, symetryczne kule. Wynikało to przede wszystkim z ograniczeń technicznych i z faktu, że takie obiekty można obserwować jedynie z ogromnej odległości, co utrudnia dostrzeżenie szczegółów ich budowy. Najnowsze badania pokazują jednak, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona, a kształt tych światów może odbiegać od prostych modeli.
Szczególnie interesującym przykładem jest WASP-17b, gazowy olbrzym należący do kategorii tzw. gorących Jowiszów. Planeta krąży wokół swojej gwiazdy, która znajduje się ponad 1 300 lat świetlnych od Ziemi. Okazało się, że jej atmosfera ma nieregularny kształt, przypominający nieco jajko. Jedna strona tej otoczki jest wyraźnie bardziej rozciągnięta niż druga.
Dlaczego atmosfera ma taki kształt?
Za tę deformację odpowiadają skrajne warunki panujące na planecie. WASP-17b znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy i jest stale zwrócona ku niej jedną półkulą. Oznacza to, że jedna część planety jest nieustannie wystawiona na działanie intensywnego promieniowania, podczas gdy druga pozostaje w wiecznym cieniu. Taka asymetria w oświetleniu ma bezpośrednie konsekwencje dla tego, co dzieje się w atmosferze.
Różnica temperatur między obiema półkulami napędza silne wiatry. Przenoszą one ciepło z dziennej strony na nocną, a ich działanie powoduje rozciągnięcie atmosfery. Efekt ten pokazuje, że zjawiska pogodowe na egzoplanetach mogą być równie dynamiczne, jak te obserwowane w naszym Układzie Słonecznym, choć przebiegają w zupełnie innych warunkach.
Nowatorska metoda badawcza
Kluczowe znaczenie dla tego odkrycia miała nowa technika opracowana przez zespół astrofizyków z Uniwersytetu w Bristolu oraz Cornell University. Pozwala ona dokładniej analizować światło, które przechodzi przez atmosferę planety podczas tranzytu, czyli przejścia planety na tle swojej gwiazdy. Z punktu widzenia Ziemi to właśnie wtedy światło gwiazdy przefiltrowane przez atmosferę planety dociera do teleskopów.
Dotychczasowe metody dawały zwykle uśrednione dane z całej krawędzi planety. Nowa technika umożliwia natomiast uzyskanie informacji o składzie chemicznym i strukturze atmosfery w różnych punktach jej obwodu. Naukowcy mogą więc sprawdzić, jak zmienia się grubość i skład atmosfery wokół całej planety, a nie tylko w jednym uśrednionym przekroju.
Dzięki tym danym udało się stworzyć trójwymiarową mapę atmosfery WASP-17b. Ujawniła ona jej asymetryczny i dynamiczny charakter, którego nie dało się wcześniej opisać w pełni wiarygodnie.
Kształt zgodny z przewidywaniami
Obserwacje wykazały, że kształt atmosfery WASP-17b odpowiada przewidywaniom teoretycznym. Modele zakładały bowiem istnienie różnic w temperaturze i składzie chemicznym pomiędzy stroną dzienną a nocną, a także między równikiem a biegunami. Nowe dane potwierdziły, że te różnice rzeczywiście występują i wpływają na wygląd atmosfery.
Szczególnie wyraźnie widać to na równiku. Po stronie wieczornej, gdzie gorące masy powietrza są transportowane z nasłonecznionej półkuli, atmosfera jest znacznie bardziej rozciągnięta. Po stronie porannej natomiast jest ona chłodniejsza, ponieważ wcześniej przechodzi przez nocną część planety.
| Obszar atmosfery WASP-17b | Charakterystyka |
|---|---|
| Strona wieczorna równika | Gorące masy powietrza z nasłonecznionej półkuli, silne rozciągnięcie atmosfery |
| Strona poranna równika | Chłodniejsze powietrze po przejściu przez część nocną, mniejsze rozciągnięcie |
Znaczenie odkrycia dla astronomii
Badanie ma istotne znaczenie dla dalszych prac nad egzoplanetami. Dotychczas potwierdzono ich ponad 6 000, a każde nowe ustalenie dotyczące ich budowy pomaga lepiej zrozumieć różnorodność tych obiektów. Odkrycie kształtu atmosfery WASP-17b pokazuje, że nie wszystkie z nich są podobne do kulistych modeli, które od lat wykorzystywano w badaniach.
Nowa technika otwiera również możliwości praktyczne. Umożliwia dokładniejsze modelowanie warunków panujących na tych odległych światach, a także zapowiada możliwość mapowania zjawisk pogodowych i klimatycznych na innych planetach poza Układem Słonecznym. Dla naukowców oznacza to szansę na znacznie pełniejszy obraz tego, jak zachowują się atmosfery planet krążących wokół innych gwiazd.
