Astronomi su koristili Svemirksi teleskop James Webb kako bi potvrdili atmosferske razlike na egzoplanetu WASP-39 b, udaljenom 700 svjetlosnih godina od nas.
Koristeći svemirski teleskop James Webb, istraživači su potvrdili ono što su modeli prethodno predviđali: egzoplanet WASP-39 b, koji je gravitacijski vezan za svoju zvijezdu, ima velike razlike između svoje stalne jutarnje i stalne večernje atmosfere. Ovaj divovski planet, promjera 1,3 puta većeg od Jupitera, ali s masom sličnom Saturnu, konstantno ima jednu stranu okrenutu prema zvijezdi, dok je druga strana stalno u tami.
Koristeći Webbov Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), astronomi su utvrdili temperaturnu razliku od oko 200 stupnjeva Celzija između jutarnje i večernje strane planeta. Večernja strana pokazala se toplijom, dok je jutarnja strana bila oblačnija.
Analiza atmosfere
Astronomi su proučavali transmisijski spektar WASP-39 b u rasponu od 2 do 5 mikrona, analizirajući terminator – granicu koja razdvaja dnevnu i noćnu stranu planeta. Ova tehnika omogućava usporedbu svjetlosti zvijezde filtrirane kroz atmosferu planeta s nefiltriranom svjetlošću, pružajući informacije o temperaturi, sastavu i drugim svojstvima atmosfere.
“WASP-39 b postao je referentni planet u proučavanju atmosfera egzoplaneta s Webbom,” rekao je Néstor Espinoza, istraživač u Space Telescope Science Institute i glavni autor studije. “Zbog ‘napuhane’ atmosfere, signal svjetlosti filtrirane kroz atmosferu planeta je vrlo jak.”
Detaljnija spektralna analiza
Prethodno objavljeni spektri Webba otkrili su prisutnost ugljikovog dioksida, sumporovog dioksida, vodene pare i natrija, što je predstavljalo cjelokupnu granicu između dana i noći. Nova analiza sada gradi dva odvojena spektra iz područja terminatora, dijeleći granicu dana i noći na jutarnji i večernji polukrug.
Podaci otkrivaju da je večernja strana znatno toplija, s temperaturom od oko 800 stupnjeva Celzija, dok je jutarnja strana hladnija, s temperaturom od oko 600 stupnjeva Celzija. Espinoza je naglasio da je ovo otkriće moguće zahvaljujući izuzetnoj osjetljivosti i stabilnosti Webbovih fotometrijskih senzora.
Modeliranje atmosfere
Opsežno modeliranje podataka omogućilo je znanstvenicima da detaljno istraže strukturu atmosfere WASP-39 b, pokrivenost oblacima i uzroke temperaturnih razlika. Buduća istraživanja će se usredotočiti na utjecaj pokrivenosti oblacima na temperaturu, dok su sadašnja istraživanja potvrdila da je glavni uzrok temperaturnih razlika cirkulacija plinova.
Na visoko ozračenom egzoplanetu poput WASP-39 b, koji orbitira blizu svoje zvijezde, plinovi se kreću dok planet rotira. Topliji plin s dnevne strane prelazi preko večernje prema noćnoj strani putem snažnog ekvatorijalnog mlaznog strujanja. Zbog velike temperaturne razlike dolazi i do značajnih razlika u tlaku zraka, što uzrokuje velike brzine vjetra.
Koristeći opće cirkulacijske modele, slične onima za predviđanje vremenskih obrazaca na Zemlji, znanstvenici su otkrili da prevladavajući vjetrovi na WASP-39 b pušu s noćne strane preko jutarnjeg terminatora, oko dnevne strane, preko večernjeg terminatora i zatim ponovno oko noćne strane. Ova analiza pruža trodimenzionalne informacije o planetu koje ranije nisu bile dostupne.
Rezultati tima objavljeni su u časopisu Nature. Istraživači planiraju koristiti istu metodu analize za proučavanje atmosferskih razlika drugih gravitacijski vezanih vrućih Jupitera, kao dio Webbovog General Observers Programa 3969 u drugom ciklusu.
WASP-39 b bio je među prvim ciljevima koje je Webb analizirao kada je započeo redovite znanstvene operacije 2022. godine. Podaci u ovoj studiji prikupljeni su u okviru programa Early Release Science 1366, osmišljenog kako bi znanstvenici brzo naučili koristiti instrumente teleskopa i ostvarili njegov puni znanstveni potencijal.
