4 Minutės
Įsivaizduokite planetą, kurioje aušra ir saulėlydis nesutaria. WASP-121 b dienos ir nakties skyriklio du kraštai elgiasi beveik kaip atskiros atmosferos, o James Webb kosminis teleskopas pagaliau suteikė mums langą į tą keistą ribą.
Atrasta tai tranzitų metu, kai planeta praeina prieš savo žvaigždę ir plona saulės šviesos juosta prasiskverbia pro išorinius jos atmosferos sluoksnius. JWST artimojo infraraudonio instrumento spektrai užfiksavo, kaip ta šviesa buvo sugeriama, o signalas keitėsi, kai planeta pereidama tranzitą pasisuko kelias dešimtis laipsnių. Paprasta prielaida: terminatorius vienodas. Realybė: visai ne.
Pirmą kartą astronomai aiškiai nustatė skirtumus tarp rytinio ir vakarinio terminatorių ultra karšto Jupiterio. Vakarinė pusė, tai, ką matome einančią už orbitos, sugeria daugiau infraraudonos šviesos. Rytinė pusė yra palyginti ramesnė. Toks disbalansas rodo skirtingas temperatūras ir cheminię sudėtį priešinguose to paties planetos kraštuose.
Kodėl du to paties atmosferos plokštai taip smarkiai išsiskirtų? WASP-121 b yra tidališkai užrakintas, viena planeta visada rodo tą pačią pusę savo žvaigzdei, tarsi kosminė ranka priklijuota vietoje. Dieninė pusė dega, temperatūra išmatuota apie 2 770 kelvinų; naktinė pusė krenta iki maždaug 1 000 kelvinų. Stiprūs rytiniai vėjai perneša šilumą iš dienos į naktį, o oro srautas neša karštas dujas į vakarinį terminatorių, išpučia atmosferą ten ir leidžia jai sugerti daugiau saulės šviesos.
Spektro pirštų atspaudai patys pasako sluoksniuotą istoriją. Anglies monoksido požymiai (CO) sustiprėja tranzito pabaigoje, tendencija, kurią geriau paaiškina temperatūros pokyčiai, o ne staigus CO kiekio šuolis. Vanduo elgiasi kitaip. JWST duomenys rodo tikrą H2O sumažėjimą vakarinėje plokštėje: viršutinė atmosfera tampa pakankamai karšta, kad skyla vanduo, procesas vadinamas šilumine disociacija. Trumpai tariant, šiluma perskirsto cheminę sudėtį, kai ji perteka per planetą.
Dalį stebėjimo triuko sudarė atsisakymas vidurinti viską į vieną tranzito spektrą. Vietoj duomenų suspaudimo, tyrimų grupė leido signalui kisti laike, kai planeta sukosi. Toks sprendimas atskleidė ilgitudinius pokyčius, kurie kitaip būtų sulieti. Statistikos požiūriu, modelis, leidęs keistis atmosferos savybėms, geriau atitiko matavimus nei prielaida apie vienodą terminatorių.
Šilumos transporto modeliai atkartoja esminę rytų ir vakarų asimetriją, tačiau jie linkę menkinti stebėtą kontrastą. Tas neatitikimas paskatino mokslininkus svarstyti papildomus aušinimo efektus rytinėje pusėje. Ar debesys gali atlikti pagrindinį vaidmenį? Ne pūkuoti vandens debesys, pažįstami Žemėje, o mineralinės kondensatai — silikatai ir kitos refrakcinės dalelės, galinčios formuotis karštuose dujų milžinuose. Tokie mineraliniai debesys gali blokuoti išeinančią infraraudoną spinduliuotę, todėl viena plokštė gali atrodyti vėsesnė, net jei giluminiai sluoksniai išlieka šiltesni.
Debesų fizika ultra karštose atmosferose yra ypač sudėtinga. Kondensacija, garavimas ir vertikalus maišymasis vyksta skirtingais laiko mastais, o dauguma globalių modelių vis dar supaprastina arba praleidžia debesų mikrofiziką. Kai tyrėjų komanda apytikriai įvertino debesų optinį storį savo simuliacijose, modeliai priartėjo prie stebėjimų, bet vis dar nevisiškai sutapo. Reikės sudėtingesnių metodų, kad patvirtintume, ar mineraliniai debesys yra trūkstama dedamoji.
Metodas turi perspektyvų neapsiribojant viena planeta. WASP-121 b yra patogus laboratorinis objektas, nes per tranzitą jis pasisuka maždaug 30 laipsnių, suteikdamas pakankamai pokyčių matymo geometrijoje, kad būtų galima atskirti aušrą nuo sutemų. Keli kiti ultra karšti Jupiteriai turi panašias savybes: trumpus orbitinius periodus, ekstremalias temperatūras ir tidališkai užrakintą sukimąsi, todėl jie yra tinkami to paties ilgitudinio žemėlapio sudarymo technikai.
Yra ir praktinė nauda. Žemėlapiu nustatant, kaip temperatūra ir chemija kinta pagal ilgumą, astronomai gali patikrinti cirkuliacijos modelius ekstremaliausiomis sąlygomis ir patikslinti prognozes apie debesų formavimąsi, molekulių disociaciją ir šilumos perskirstymą. Šie patobulinimai pagilins mūsų supratimą apie atmosferos fiziką visame egzoplanetų spektre, nuo vėsių Neptūnų iki svilinančių karštų Jupiterių.
Tai priminimas, kad planetų oras nėra vienodas, net kai gravitacija pririša pasaulį prie vienos pusės žvaigzdei. Aušra ir sutemos WASP-121 b yra daugiau nei poetiniai žymekliai; tai skirtingi klimatai, skirtinga chemija, skirtingi langai į tai, kaip atmosferos elgiasi, kai jos yra stumiamos iki ribų. Ką sužinosime, kai tą patį objektyvą pritaikysime daugiau planetų? Kiti tranzitai parodys.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą