James Webb: Εντοπίστηκε εξωπλανήτης με ασύμμετρη ατμόσφαιρα που αμφισβητεί την τέλεια σφαιρικότητα

Για δεκαετίες, τα αστρονομικά μοντέλα απεικόνιζαν τους μακρινούς εξωπλανήτες ως τέλειους, συμμετρικούς σφαιρικούς δίσκους κατά τη διάβασή τους μπροστά από τα μητρικά τους άστρα. Ωστόσο, τα νεότερα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έρχονται να ανατρέψουν αυτή την απλουστευμένη θεώρηση. Μια νέα πρωτοποριακή μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy, αποκαλύπτει για πρώτη φορά την τρισδιάστατη δομή της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη WASP-17b, αποδεικνύοντας ότι το σχήμα του παρουσιάζει αξιοσημείωτη παραμόρφωση και έντονη ασυμμετρία.

Η ανακάλυψη του «παραμορφωμένου» γίγαντα αερίου

Ο WASP-17b είναι ένας εξαιρετικά ασυνήθιστος γίγαντας αερίου. Παρότι διαθέτει σχεδόν διπλάσια διάμετρο από τον Δία, η μάζα του αντιστοιχεί μόλις στη μισή, καθιστώντας τον έναν από τους πλέον «φουσκωμένους» πλανήτες που έχουν καταγραφεί ποτέ. Κινείται σε ανάδρομη τροχιά γύρω από το άστρο του, ολοκληρώνοντας μια πλήρη περιφορά κάθε 3,7 ημέρες, γεγονός που ανεβάζει τη μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιράς του στους 1.500 βαθμούς Κελσίου.

Με επικεφαλής τη Λίλι Άλντερσον, μεταδιδακτορική ερευνήτρια του τμήματος Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ, η επιστημονική ομάδα αξιοποίησε τις δυνατότητες υψηλής ανάλυσης του James Webb. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη δεν σχηματίζει έναν ομοιόμορφο κύκλο. Στην πλευρά όπου επικρατεί το σούρουπο (βραδινό όριο), το ύψος κλίμακας της ατμόσφαιρας είναι κατά 1,8 φορές μεγαλύτερο σε σύγκριση με την πλευρά όπου ξημερώνει (πρωινό όριο).

Παλιρροϊκό κλείδωμα και ακραίοι ατμοσφαιρικοί άνεμοι

Η εξήγηση πίσω από αυτή τη γεωμετρική ανωμαλία εντοπίζεται στη θερμοδυναμική του πλανητικού συστήματος. Ο WASP-17b είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος, πράγμα που σημαίνει ότι η μία πλευρά του είναι διαρκώς στραμμένη προς το καυτό άστρο σε καθεστώς αιώνιας ημέρας, ενώ η άλλη παραμένει βυθισμένη στο αιώνιο σκοτάδι.

Ισχυρά ρεύματα ανέμων στον ισημερινό μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας από την φωτεινή πλευρά προς τη νυχτερινή. Το αέριο που φτάνει στο βραδινό όριο είναι κατά περίπου 600 βαθμούς Κελσίου θερμότερο συγκριτικά με το ψυχρότερο πρωινό όριο. Αυτή η τεράστια θερμοκρασιακή διαφορά προκαλεί βίαιη θερμική διαστολή, οδηγώντας την ατμόσφαιρα σε τοπική διόγκωση προς τα έξω, πριν προλάβει να ψυχθεί καθώς διέρχεται από τη σκοτεινή ζώνη.

Τρισδιάστατη χαρτογράφηση και νέες προοπτικές στην αστρονομία

Για την ανάλυση των παρατηρήσεων, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το εξειδικευμένο λογισμικό Harmonica και τη μέθοδο των transmission strings. Με αυτόν τον τρόπο κατάφεραν να μοντελοποιήσουν το περίγραμμα του εξωπλανήτη καθώς αυτός περνούσε μπροστά από το άστρο του και να απομονώσουν τη φασματική υπογραφή των αερίων υπό διαφορετικές γωνίες παρατήρησης. Παρά τη διαφοροποίηση στη θερμοκρασία και τον όγκο, βασικά χημικά συστατικά όπως οι υδρατμοί και το διοξείδιο του άνθρακα βρέθηκαν να κατανέμονται ομοιόμορφα.

Όπως επεσήμανε η Χάνα Γουέικφορντ από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, η επιβεβαίωση των θεωρητικών κλιματικών μοντέλων στην πράξη αποδεικνύει ότι οι εξωπλανήτες αποτελούν πολύπλοκους, δυναμικούς και πλήρως τρισδιάστατους κόσμους, ανοίγοντας νέους δρόμους για τη μελέτη της ατμοσφαιρικής φυσικής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.