Badacze korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) NASA potwierdzili wcześniejsze przypuszczenia dotyczące egzoplanety WASP-39 b, która jest pływowo związana i ma wieczną poranną i wieczorną atmosferę. WASP-39 b, gazowy olbrzym o średnicy 1,3 razy większej niż Jowisz i masie podobnej do Saturna, krąży wokół gwiazdy oddalonej o około 700 lat świetlnych od Ziemi. Jedna strona planety jest stale wystawiona na światło, podczas gdy druga strona jest stale w ciemności.

Korzystając z NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Webba, astronomowie odkryli znaczną różnicę temperatur między poranną i wieczorną stroną planety. Strona wieczorna jest cieplejsza o około 300 stopni Fahrenheita (około 200 stopni Celsjusza) w porównaniu do strony porannej. Dodatkowo badacze zauważyli różnice w pokryciu chmurami, przy czym strona poranna jest bogatsza w chmury niż strona wieczorna.

Zespół użył widma transmisyjnego w zakresie od 2 do 5 mikrometrów do badania terminatora, granicy oddzielającej stronę dzienną i nocną planety. Widmo transmisyjne powstaje przez porównanie światła gwiazdy filtrowanego przez atmosferę planety, gdy przesuwa się ona przed gwiazdą, ze światłem gwiazdy wykrywanym, gdy planeta znajduje się obok gwiazdy. Ta technika umożliwia uzyskanie informacji o temperaturze, składzie i innych właściwościach atmosfery planety.

Néstor Espinoza, badacz egzoplanet w Space Telescope Science Institute i główny autor badania, stwierdził: “WASP-39 b stał się swego rodzaju planetą referencyjną w badaniach atmosfer egzoplanet przy użyciu Webba. Jego napompowana atmosfera zapewnia silny sygnał ze światła gwiazdy filtrowanego przez atmosferę planety.”

Wcześniejsze badania wykazały obecność dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, pary wodnej i sodu w atmosferze WASP-39 b. Nowa analiza dzieli region terminatora na dwie części, poranną i wieczorną, przy czym część wieczorna jest znacznie cieplejsza, osiągając 1.450 stopni Fahrenheita (800 stopni Celsjusza), podczas gdy część poranna jest stosunkowo chłodniejsza, osiągając 1.150 stopni Fahrenheita (600 stopni Celsjusza).

Dalsze modelowanie pozwoliło badaczom zbadać strukturę atmosfery, pokrycie chmurami i przyczyny różnic temperaturowych. Odkryto, że wiatry wiejące przez planetę odgrywają kluczową rolę w redystrybucji ciepła. Gorące gazy ze strony dziennej płyną w stronę strony nocnej, tworząc silne równikowe prądy strumieniowe, które dodatkowo zwiększają różnicę temperatur między stroną poranną i wieczorną.

Ta analiza dostarcza trójwymiarowych informacji o planecie, które wcześniej nie były dostępne. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Nature, stanowią znaczący krok naprzód w badaniach egzoplanet i pokazują możliwości teleskopu Jamesa Webba w rozwiązywaniu tajemnic planet poza naszym układem słonecznym.

Badacze teraz zastosują tę samą metodę do badania różnic atmosferycznych innych pływowo związanych gorących Jowiszów w ramach programu Webb Cycle 2 General Observers Program 3969. WASP-39 b był jednym z pierwszych celów, które Webb analizował, gdy rozpoczął regularne operacje naukowe w 2022 roku.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA jest najnowocześniejszym obserwatorium kosmicznym na świecie, zaprojektowanym do rozwiązywania tajemnic naszego układu słonecznego, badania odległych światów wokół innych gwiazd i studiowania tajemniczych struktur i pochodzenia wszechświata.

Nowe perspektywy analiz atmosferycznych
Dzięki niezwykle czułym instrumentom Webba badacze mogą teraz uzyskiwać szczegółowe profile chemiczne egzoplanet, w tym odkrywać nowe molekuły, takie jak dwutlenek siarki. Te odkrycia umożliwiają głębsze zrozumienie dynamiki atmosfer egzoplanetarnych i ich systemów klimatycznych.

Natalie Batalha, astronomka z University of California, Santa Cruz, podkreśla znaczenie tych danych: “Takie dane zmieniają zasady gry. Pozwalają nam na wgląd w procesy atmosferyczne w sposób, który wcześniej nie był możliwy.” Zdolność Webba do analizy widm w podczerwieni otwiera nowe możliwości badania egzoplanet, w tym mniejszych, skalistych planet, takich jak te w systemie TRAPPIST-1.

Badacze mają nadzieję, że dalsze badania pozwolą na lepsze zrozumienie formowania i ewolucji egzoplanet oraz jak porównują się one z naszym własnym układem słonecznym. JWST dostarczy cennych danych o różnorodności systemów egzoplanetarnych w nadchodzących dziesięcioleciach, przyczyniając się do naszej wiedzy o wszechświecie i naszym miejscu w nim.

Wszystkie te spostrzeżenia potwierdzają, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest kluczowym narzędziem do przyszłych badań astronomicznych, dostarczającym bezprecedensowych szczegółów i umożliwiającym nowe odkrycia, które zmieniają nasze rozumienie wszechświata.

Źródło: National Aeronautics and Space Administration