Δύο ομάδες αστρονόμων που χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αποκάλυψαν την περίπλοκη ιστορία ενός μακρινού, ιδιαίτερα θερμού εξωπλανήτη, ο οποίος ανυψώνεται και καίγεται από το μητρικό του άστρο.
Ο πλανήτης, γνωστός ως WASP-121b, βρίσκεται περίπου 900 έτη φωτός από τη Γη και διαγράφει μια πολύ κοντινή τροχιά γύρω από έναν ήλιο πιο φωτεινό και θερμότερο από τον δικό μας. Κλειδωμένος σε μια τροχιά 30 ωρών, είναι τόσο κοντά στο άστρο του ώστε οι ισχυρές παλιρροϊκές δυνάμεις τον παραμορφώνουν, θέτοντάς τον σε κίνδυνο διάλυσης λόγω της βαρύτητας. Η μία πλευρά του είναι μόνιμα στραμμένη προς το άστρο, με θερμοκρασίες να φτάνουν τους 3,000 βαθμούς Κελσίου, όπου μπορούν να σχηματιστούν βροχές από υγρό σίδηρο.
Ακόμα και η αντίθετη πλευρά, που βιώνει μόνιμο σκοτάδι, «σιγοβράζει» στους 1,500 βαθμούς Κελσίου. Αυτό το ακραίο περιβάλλον καθιστά τον WASP-121b έναν από τους πιο εχθρικούς πλανήτες που έχουν παρατηρηθεί, αλλά ταυτόχρονα έναν πολύτιμο στόχο για την πλανητική επιστήμη.
Μέσω του οργάνου φασματογράφου εγγύς υπερύθρου (NIRSpec) του James Webb, μια ομάδα υπό τον αστρονόμο Τόμας Έβανς Σόμα από το Πανεπιστήμιο του Newcastle στην Αυστραλία, ανίχνευσε ένα μωσαϊκό μορίων στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, που φέρουν χημικές ενδείξεις για την επώδυνη του πορεία. Αυτά περιλαμβάνουν υδρατμούς, μονοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και, για πρώτη φορά σε πλανητική ατμόσφαιρα, μονοξείδιο του πυριτίου.
Οι νέες παρατηρήσεις προσφέρουν μια δραματική ιστορία προέλευσης του WASP-121b, που είναι καταγεγραμμένη σε μόρια και πέτρες, όπως περιγράφεται σε δύο άρθρα. «Η μελέτη της χημείας εξαιρετικά θερμών πλανητών όπως ο WASP-121b μας βοηθά να κατανοήσουμε τη λειτουργία των ατμόσφαιρας γιγάντων αερίων σε ακραίες θερμοκρασίες», 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 υποδεικνύουν ότι ο WASP-121b δεν σχηματίστηκε στη σημερινή του θέση. 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 συγκεντρώσει πλούσιους πάγους σε μεθάνιο και βαρέα στοιχεία, ή οποία θα είχαν συνδυαστεί στην αναπτυσσόμενη ατμόσφαιρά του.
Μετά, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις, πιθανώς με άλλους πλανήτες, θα τον είχαν στείλει σε σπειροειδή τροχιά προς το άστρο του. Καθώς πλησίαζε, οι προμήθειες παγωμένων, πλούσιων σε οξυγόνο πετρωμάτων θα είχαν διακοπεί, αλλά θα συνέχιζε να συλλέγει αέριο πλούσιο σε άνθρακα. Αυτό εξηγεί την τρέχουσα χημική ανισορροπία στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, που περιέχει περισσότερον άνθρακα από οξυγόνο, αποκαλύπτοντας τη διαδρομή του διαμέσου του διαστρικού δίσκου.
Τα μοντέλα
Για να κατανοήσουν τα περίπλοκα ατμοσφαιρικά δεδομένα, η δεύτερη ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Σίριλ Γκαπ του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στη Γερμανία, ανέπτυξε τρισδιάστατα μοντέλα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, προσδιορίζοντας τις μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές μεταξύ ημέρας και νύχτας. Οι προσομοιώσεις τους, όπως περιγράφεται σε δημοσίευση στην επιθεώρηση «The Astronomical Journal», βοηθούν στον διαχωρισμό σημάτων από διαφορετικές περιοχές του πλανήτη, αποκαλύπτοντας πώς τα μόρια μετακινούνται και κυκλοφορούν κατά την τροχιά τους.
Ανάμεσα στα μόρια που αναγνωρίστηκαν, η παρουσία μονοξειδίου του πυριτίου ήταν ιδιαιτέρως αποδοτική, καθώς δεν παρατηρείται συνήθως στην αέρια μορφή. Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτό το αέριο ήταν αρχικά παραμονεύον σε στερεά ορυκτά όπως ο χαλαζίας μέσα σε πλανητοειδή μεγέθους αστεροειδών που προσέκρουσαν στον νεαρό πλανήτη. Με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο πλανήτης μεγάλωνε και κινήθηκε προς το άστρο του, αυτά τα υλικά εξατμίστηκαν και αναμείχθηκαν στην ατμόσφαιρά του.
Στην ψυχρότερη «νυχτερινή» πλευρά του WASP-121b, οι ερευνητές βρήκαν πλούσιες ποσότητες μεθανίου. Αυτό αποτέλεσε έκπληξη, καθώς το μεθάνιο συνήθως διαλύεται σε τέτοιες θερμοκρασίες, σημειώνει η μελέτη. «Δεδομένου του πόσο ζεστός είναι αυτός ο πλανήτης, δεν περιμέναμε να εντοπίσουμε μεθάνιο στη σκοτεινή του πλευρά», δήλωσε η Αντζαλί Πιέτ, επίκουρη καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ και μέλος της πρώτης μελέτης. Η παρουσία του υποδηλώνει ότι το μεθάνιο αναπληρώνεται, πιθανώς από πιο βαθιά και ψυχρότερα στρώματα της ατμόσφαιρας.
«Αυτό προκαλεί αμφιβολίες στα δυναμικά μοντέλα εξωπλανητών, τα οποία πιθανότατα θα πρέπει να επανασχεδιαστούν για να αναπαραστήσουν την ισχυρή κάθετη ανάμειξη που έχουμε παρατηρήσει στη σκοτεινή πλευρά του WASP-121b», είπε ο Τόμας Έβανς Σόμα.
Naftemporiki.gr
