Δύο ομάδες αστρονόμων χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αποκάλυψαν την ταραχώδη ιστορία ενός μακρινού, εξαιρετικά θερμού εξωπλανήτη που το μητρικό του άστρο τον… τεντώνει και τον καψαλίζει.
Ο πλανήτης, γνωστός ως WASP-121b βρίσκεται σε απόσταση περίπου 900 ετών φωτός από τη Γη και κινείται σε μια πολύ κοντινή τροχιά γύρω το άστρο του που είναι φωτεινότερο και θερμότερο από τον Ηλιο. Κλειδωμένος σε μια τροχιά 30 ωρών ο πλανήτης βρίσκεται τόσο κοντά στο άστρο του που έντονες παλιρροϊκές δυνάμεις τον παραμορφώνουν αφήνοντάς τον στα πρόθυρα να διαλυθεί από τη βαρύτητα. Η μία πλευρά του πλανήτη είναι μόνιμα στραμμένη προς το άστρο με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται θερμοκρασίες τριών χιλιάδων βαθμών Κελσίου ικανές να προκαλούν βροχές υγρού σιδήρου.
Ακόμα και η αντίθετη πλευρά κλειδωμένη σε αιώνια νύχτα «σιγοβράζει» σε θερμοκρασίες 1,500 βαθμών Κελσίου . Αυτό το ακραίο περιβάλλον καθιστά τον WASP-121b έναν από τους πιο κολασμένους, τους εχθρικούς πλανήτες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ αλλά και ταυτόχρονα έναν πολύτιμο στόχο για την πλανητική επιστήμη.
Χρησιμοποιώντας το όργανο φασματογράφου εγγύς υπερύθρου (NIRSpec) του James Webb η μια ομάδα με επικεφαλής τον αστρονόμο Τόμας Έβανς Σόμα του Πανεπιστημίου του New Castle στην Αυστραλία ανίχνευσε ένα κοκτέιλ μορίων στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, το καθένα από τα οποία φέρει χημικές ενδείξεις για το δραματικό του ταξίδι. Αυτά περιλαμβάνουν υδρατμούς, μονοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και, για πρώτη φορά σε πλανητική ατμόσφαιρα, μονοξείδιο του πυριτίου.
Οι νέες παρατηρήσεις αφηγούνται τη δραματική ιστορία προέλευσης του WASP-121b γραμμένη σε ατμούς και πέτρα η οποία περιγράφεται σε δύο άρθρα. «Η μελέτη της χημείας των εξαιρετικά θερμών πλανητών όπως ο WASP-121b μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν οι ατμόσφαιρες των γιγάντιων αερίων υπό ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας» αναφέρει η Τζοάνα Μπάρστοου πλανητική επιστήμονας στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο της Βρετανίας, μέλος της πρώτης ερευνητικής ομάδας που δημοσιεύει τη μελέτη της στην επιθεώρηση «Nature Astronomy».
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι ο WASP-121b δεν σχηματίστηκε εκεί που βρίσκεται σήμερα. Αντίθετα, πιθανότατα προήλθε από μια ψυχρότερη, πιο μακρινή περιοχή του πλανητικού του συστήματος, παρόμοια με τη ζώνη μεταξύ Δία και Ουρανού στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Εκεί θα είχε συσσωρεύσει πλούσιους σε μεθάνιο πάγους και βαρέα στοιχεία ενσωματώνοντας μια ξεχωριστή χημική υπογραφή στην αναπτυσσόμενη ατμόσφαιρά του.
Αργότερα, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις, πιθανώς με άλλους πλανήτες, θα είχαν στείλει τον WASP-121b να κινείται σπειροειδώς προς το άστρο του. Καθώς πλησίαζε, η παροχή του σε παγωμένα, πλούσια σε οξυγόνο πετραδάκια θα είχε διακοπεί, αλλά θα έπρεπε να ήταν σε θέση να συνεχίσει να συλλέγει αέριο πλούσιο σε άνθρακα. Αυτό θα εξηγούσε γιατί η ατμόσφαιρα του πλανήτη σήμερα περιέχει περισσότερο άνθρακα από ό,τι οξυγόνο, μια χημική ανισορροπία που προσφέρει μια στιγμιότυπο του ταξιδιού του μέσα από τον αστρικό δίσκο.
Τα μοντέλα
Για να κατανοήσουν τα σύνθετα ατμοσφαιρικά δεδομένα, η δεύτερη ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον Σίριλ Γκαπ του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στη Γερμανία, δημιούργησε τρισδιάστατα μοντέλα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, λαμβάνοντας υπόψη τις τεράστιες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ της ημέρας και της νύχτας. Οι προσομοιώσεις τους που περιγράφονται σε δημοσίευση στην επιθεώρηση «The Astronomical Journal» βοήθησαν στο διαχωρισμό σημάτων από διαφορετικές περιοχές του πλανήτη καθώς αυτός περιφερόταν, αποκαλύπτοντας πώς τα μόρια μετατοπίζονται και κυκλοφορούν σε όλη την τροχιά.
Μεταξύ των μορίων που εντοπίστηκαν πρόσφατα, η παρουσία μονοξειδίου του πυριτίου ήταν ιδιαίτερα αποκαλυπτική, λένε οι επιστήμονες, καθώς δεν βρίσκεται συνήθως στην αέρια μορφή που παρατήρησαν. Αντίθετα, οι ερευνητές υποδηλώνουν ότι αυτό το αέριο ήταν αρχικά κλειδωμένο σε στερεά ορυκτά όπως ο χαλαζίας μέσα σε πλανητοειδή μεγέθους αστεροειδών που έπεσαν στον νεαρό πλανήτη. Με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο πλανήτης μεγάλωνε και κινούνταν σπειροειδώς προς το άστρο του, αυτά τα υλικά θα είχαν εξατμιστεί και αναμειχθεί στην ατμόσφαιρά του.
Στην ψυχρότερη «νυχτερινή» πλευρά του WASP-121b οι ερευνητές βρήκαν αφθονία αερίου μεθανίου. Αυτό αποτέλεσε έκπληξη καθώς το μεθάνιο συνήθως διασπάται υπό τέτοια θερμότητα, σημειώνει η μελέτη. «Δεδομένου του πόσο ζεστός είναι αυτός ο πλανήτης, δεν περιμέναμε να δούμε μεθάνιο στη σκοτεινή του πλευρά» δήλωσε σε ανακοίνωσή της η Αντζαλί Πιέτ επίκουρη καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ μέλος της πρώτης μελέτης. Η παρουσία του υποδηλώνει ότι το μεθάνιο αναπληρώνεται, πιθανώς ανακτάται από βαθύτερα, ψυχρότερα στρώματα της ατμόσφαιρας.
«Αυτό αμφισβητεί τα δυναμικά μοντέλα εξωπλανητών, τα οποία πιθανότατα θα πρέπει να προσαρμοστούν για να αναπαράγουν την ισχυρή κάθετη ανάμειξη που έχουμε ανακαλύψει στη σκοτεινή πλευρά του WASP-121b» λέει ο Τόμας Έβανς Σόμα.
Naftemporiki.gr
