Poranki z piaskowymi chmurami, wieczory bezchmurne. Webb odkrywa pogodę na egzoplanecie

— To niesamowite, że możemy badać pogodę na planecie oddalonej o 700 lat świetlnych — mówi Sagnick Mukherjee z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, pierwszy autor badania opublikowanego w prestiżowym czasopiśmie Science. Jego zespół wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, by przyjrzeć się atmosferze WASP-94A b — gazowego olbrzyma krążącego tak blisko swojej gwiazdy, że rok trwa tam zaledwie kilka dni. I odkryli coś, czego nikt się nie spodziewał: poranki na tej planecie wyglądają zupełnie inaczej niż wieczory.

Jak badać pogodę na planecie, której nie widać?

→ Czytaj też: Odkryto 17 cząsteczek życia wokół młodej gwiazdy. To zmienia wiedzę o początkach Ziemi

WASP-94A b należy do kategorii „gorących jowiszów” — gazowych olbrzymów okrążających gwiazdy bliżej niż Merkury Słońce. Temperatury na ich powierzchni sięgają tysięcy stopni Celsjusza, a atmosfery są nieustannie bombardowane promieniowaniem. Do niedawna astronomowie mogli jedynie uśredniać dane z całej tarczy planety, co dawało rozmyty obraz. Webb zmienił reguły gry.

Naukowcy przeanalizowali światło gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety podczas tranzytu — momentu, gdy planeta przesuwa się na tle swojej gwiazdy. Kluczowy był podział na dwie fazy: widmo z przedniego brzegu (gdy planeta wchodzi na tarczę gwiazdy, a powietrze przepływa ze strony nocnej na dzienną, czyli tam panuje poranek) oraz widmo z tylnego brzegu (gdy planeta schodzi z tarczy, a powietrze płynie ze strony dziennej na nocną, czyli zapada wieczór).

Piaskowe chmury tylko rano

→ Czytaj też: Odkryto imię majańskiego matematyka-astronoma. Żył 1300 lat temu

Okazało się, że poranne niebo na WASP-94A b jest usiane chmurami złożonymi z krzemianu magnezu — minerału powszechnego w skałach na Ziemi. Wieczorne niebo jest natomiast całkowicie bezchmurne. Dlaczego? Naukowcy rozważają dwa scenariusze.

Pierwszy zakłada, że silne wiatry unoszą chmury wysoko po chłodniejszej, nocnej stronie planety, a gdy te przemieszczają się na stronę dzienną, gwałtownie opadają, chowając się przed wzrokiem teleskopu. Drugi scenariusz przypomina zanikanie porannej mgły na Ziemi, tylko w skali kosmicznej: po stronie nocnej formują się chmury, ale gdy trafiają w piekielny upał strony dziennej, substancje chemiczne je tworzące po prostu wyparowują.

Niezależnie od przyczyny czystego nieba wieczorem, daje ono naukowcom możliwość dokładniejszego zbadania atmosfery planety. Wcześniej, przy pomocy Teleskopu Hubble’a nie było to możliwe, gdyż uzyskiwano jedynie uśredniony widok dla całej planety, dane pochodzące od chmur i od czystej atmosfery były złączone razem i nierozróżnialne.

Planeta bardziej podobna do Jowisza niż sądzono

Gdy zespół Mukherjee przeanalizował dane dla bezchmurnego wieczornego nieba, czekała ich kolejna niespodzianka. WASP-94A b okazała się znacznie bardziej podobna do Jowisza niż wcześniej przypuszczano. Dotychczasowe, uśrednione pomiary sugerowały, że planeta ma setki razy więcej tlenu i węgla niż Jowisz, co stanowiło poważny problem dla teorii powstawania planet. Nowe dane wskazują, że różnica wynosi zaledwie pięciokrotność — wciąż sporo, ale już mieszczące się w granicach modeli.

To odkrycie pokazuje, jak bardzo wcześniejsze obserwacje mogły być zniekształcone przez chmury. Gdy naukowcy nie rozróżniali obszarów zachmurzonych od bezchmurnych, uzyskiwali wypaczony obraz składu chemicznego atmosfery. Webb po raz pierwszy pozwolił zajrzeć w czyste rejony planety.

Nie tylko jedna planeta

Badacze nie poprzestali na WASP-94A b. Wzięli ją jako wzorzec i sprawdzili osiem kolejnych gorących gazowych planet. Okazało się, że taki sam cykl chmur — poranne zachmurzenie, wieczorna czystość — występuje również na WASP-39 b oraz WASP-17 b. To sugeruje, że zjawisko może być powszechne wśród gorących jowiszów.

Dla astronomów to prawdziwa kopalnia wiedzy. Wieczorne, bezchmurne niebo daje im czyste okno do badania atmosfer tych odległych światów. A to pozwala lepiej zrozumieć, jak powstają i ewoluują planety w ekstremalnych warunkach. Kolejne obserwacje Webba mogą ujawnić jeszcze więcej tajemnic — być może wkrótce dowiemy się, czy na innych gorących jowiszach występują podobne wzorce pogodowe.