Atmosfera vrućeg plinovitog planeta WASP-17 b nije jednako proširena duž cijeloga njegova ruba. Analiza podataka Svemirskog teleskopa James Webb pokazuje da je večernji rub znatno topliji od jutarnjega te da se atmosferski uvjeti mijenjaju i između ekvatora i polova.
Tim koji predvodi Lili Alderson sa Sveučilišta Cornell primijenio je novu metodu na mjerenja prolaska planeta ispred zvijezde. U radu objavljenom 14. listopada u časopisu Nature Astronomy dobivena je temperaturna razlika od približno 650 kelvina između jutarnjeg i večernjeg ruba. Nalaz se slaže s očekivanjem da snažni vjetrovi prenose toplinu s trajno osvijetljene strane prema noćnoj.
Svjetlost zvijezde otkriva rub atmosfere
WASP-17 b nalazi se približno 1300 svjetlosnih godina od Zemlje. Riječ je o vrućem Jupiteru, velikom plinovitom planetu koji kruži vrlo blizu svoje zvijezde. Ima oko polovice Jupiterove mase, ali gotovo dvostruko veći polumjer, pa je njegova atmosfera izrazito proširena.
Kada planet, gledano sa Zemlje, prođe ispred svoje zvijezde, dio njezine svjetlosti prolazi kroz njegovu atmosferu. Plinovi različito apsorbiraju pojedine valne duljine. Promjene u toj svjetlosti omogućuju istraživačima da procjenjuju sastav i temperaturu atmosfere.
Uobičajenom analizom dobiva se prosječan spektar cijeloga atmosferskog ruba. U njemu se može prepoznati prisutnost određenih molekula, ali je teže razdvojiti doprinos toplijih i hladnijih dijelova.
Metoda nazvana “transmission strings”, koju su razvili David Grant i Hannah Wakeford sa Sveučilišta u Bristolu, omogućuje da se polumjer atmosfere u modelu razlikuje od jednog dijela ruba do drugoga. Model tako prati odstupanja od kružnog oblika i iz promjena sjaja zvijezde određuje svojstva pojedinih dijelova atmosfere.
Večernji rub topliji je i prošireniji
Za novu kartu korišteni su podaci Webbovih instrumenata NIRISS, NIRSpec i MIRI, koji zajedno obuhvaćaju valne duljine od 0,6 do 12 mikrometara. Takav raspon omogućuje usporedbu više dijelova atmosferskog spektra, uključujući apsorpciju vodene pare i ugljikova dioksida.
Model daje temperaturu jutarnjeg ruba od približno 858 kelvina, a večernjeg oko 1522 kelvina. Procjene imaju znatne nesigurnosti, osobito na jutarnjoj strani, ali pokazuju jasan temperaturni prijelaz duž atmosferskog ruba.
Budući da je planet uvijek istom stranom okrenut prema zvijezdi, “jutarnji” i “večernji” rub označuju granice između stalno osvijetljene i stalno tamne strane.
Prema tumačenju istraživačkog tima, vjetrovi preko večernjeg ruba prenose zagrijani plin s dnevne prema noćnoj strani. Ondje se toplija atmosfera više širi. Plin koji preko jutarnjeg ruba dolazi s noćne strane hladniji je, pa je atmosfera ondje manje proširena.
Kako iz spektra nastaje karta atmosfere
Karta atmosfere rekonstruirana je iz promjena zvjezdane svjetlosti tijekom prolaska planeta, a nije dobivena izravnim snimanjem oblaka. Metoda omogućuje usporedbu pojedinih dijelova atmosfere bez pretpostavke da su svuda jednako prošireni.
Dobivene temperature podudaraju se s ranijim mjerenjima zračenja dnevne i noćne strane. Rezultati su također u skladu s približno jednakim udjelima vodene pare i ugljikova dioksida duž ruba atmosfere. To istraživačima daje još jedan podatak s kojim mogu usporediti modele atmosferske cirkulacije.
Metoda zahtijeva vrlo kvalitetne podatke. Veća prostorna razlučivost dobiva se uz manju spektralnu razlučivost i veće nesigurnosti nego kod nekih jednostavnijih pristupa. Sljedeći će korak biti primjena na druge planete pogodne za ovakva mjerenja, kako bi se provjerilo koliko se pouzdano mogu razlučiti razlike u temperaturi i proširenosti atmosfere.
