Pitanja o drugim svjetovima nikad ne prestaju, a ovaj put odgovor dolazi u obliku prva trodimenzionalna temperaturna mapa sa planete koja ne pripada solarnom susjedstvu. Glavni junak je WASP-18b, plinski div koji završi orbitu oko svoje zvijezde za otprilike 23 sata.
Rad, čiji je autor međunarodni tim i objavljen u Priroda Astronomija, koristi podatke iz svemirski teleskop James Webb rekonstruirati kako se toplina mijenja na ovoj egzoplaneti u različitim smjerovima i na različitim dubinama, zahvaljujući tehnici posmatranja poznatoj kao mapiranje pomračenja.
Otkrili su prvu trodimenzionalnu termalnu mapu egzoplanete
Istraživanje, koje je vodio Ryan C. Challenger uz učešće Megan Weiner MansfieldOvo pokazuje da nam posmatranje pada sjaja dok planeta prolazi iza svoje zvijezde omogućava da izdvojimo obrasce termalne emisije. Ove nijanse svjetlosti su ključ za zaključivanje koja područja sijaju više ili manje i kada to rade?
Analizirajući ovaj ples luminoznosti pomoću fizičkih modela i infracrvenih spektara, naučnici su uspjeli rekonstruirati ne samo razlike istok-zapad, već i varijacije s nadmorskom visinom i geografskom širinom. Rezultat je, u praksi,... 3D mapiranje atmosfere WASP-18b bez potrebe za slanjem sonde.
Planeta je plimno zaključana - jedna hemisfera je stalno na dnevnom, a druga na noćnom mjestu - što olakšava identifikaciju termalni uzorak dobro definirana tokom tranzita i pomračenja. Ova ekstremna konfiguracija bila je ključna za postizanje potrebne rezolucije na mapi.
Kako je kreirana 3D mapa atmosfere WASP-18b
Tim je kombinovao Webb-ova zapažanja u nekoliko infracrvene talasne dužineSvaki pojas je osjetljiv na različite dubine atmosfere. Dakle, različiti pojasevi nam omogućavaju da "vidimo" na različitim visinama i konstruišemo trodimenzionalni termalni volumen.
S tim informacijama, i sinhronizirajući ih s fazama tranzita i sekundarnog pomračenja, nastala je svojevrsna globalni termalni skener što otkriva kako se toplota distribuira u realnom vremenu. Pristup, zasnovan na visokopreciznoj spektroskopiji, koristi izuzetno fine varijacije u sjaju uzrokovane planetom.
Tehnika također pokazuje svoj potencijal za proučavanje ne samo plinskih divova, već i drugih svjetova. manji i kamenitiji kada osjetljivost dozvoljava, i uporediti sa studijama atmosfere slične onoj u Neptunu.
Vrući svijet: ekstremne temperature i povremene kiše
WASP-18b je ultra-vrući Jupiter oko 400 svjetlosnih godina od Zemlje, s masom gotovo deset puta većom od Jupitera. Na njegovoj osunčanoj hemisferi, zvjezdano zračenje je toliko intenzivno da se temperature kreću oko 2.700 ° C, okruženje u kojem se vodena para raspada na svoje komponente.
Daleko od najtoplijeg jezgra, otkrili su istraživači tragovi vodene pare U umjerenijim zonama, ovo je pokazatelj da se atmosferska hemija stalno mijenja i zavisi od ravnoteže između zagrijavanja zvijezda i dinamike vjetra.
Mapa otkriva hotspot Na dnevnoj strani vidljivo je gotovo kružno područje, gdje preraspodjelom topline vjetrovima, čini se, ne uspijevaju ublažiti temperaturne razlike. Oko ovog područja, blizu rubova pojavljuje se hladniji prsten, s višim nivoima vodene pare nego u jezgru termalnog fokusa.
Potvrda spektroskopski različitih regija - po temperaturi i, vjerovatno, po sastavu - pokazuje u kojoj mjeri je egzoplanetarna atmosfera sistem. dinamičan i stratificiran, s procesima koji se pojačavaju ili inhibiraju ovisno o dubini i geografskoj širini.
Šta ovo znači za proučavanje atmosfera drugih svjetova?
Mogućnost mapiranja u 3D omogućava istraživanje načina transporta materijala. energija Od dnevne do noćne strane, koji molekuli preživljavaju u svakom sloju i kako struje reaguju na termalne gradijente. Više se ne radi samo o detekciji vode, već o razumijevanju. gde Postoji i zašto se pojavljuje ili nestaje.
Prema koautoru Weineru Mansfieldu, metoda se može primijeniti na manje planete nakon što se prikupi dovoljno podataka pomoću Webba. To bi ih približilo cilju karakterizacije složene atmosfere U kamenitim svjetovima, ovo je bitan preliminarni korak za procjenu njihove potencijalne nastanjivosti.
Autori sugeriraju da bi, uz dodatna zapažanja iz JWST-a, prostorna rezolucija iz ove prve mape i proširiti pristup na druge izuzetno vruće divove, od kojih je nekoliko stotina već poznato u Mliječnom putu.
Sljedeći koraci: usavršavanje tehnike i proširenje kataloga
Strategija sada uključuje jačanje infracrvene pokrivenosti, dodavanje više izmjerenih pomračenja i unakrsno povezivanje podataka s preciznijim atmosferskim modelima. Očekuje se da će se time bolje definirati vertikalni termalni profil i distribuciju molekula pri različitim pritiscima.
WASP-18b, zbog svojih ekstremnih uslova, djeluje kao prirodni laboratorij kako bi testirali fiziku atmosfera izloženih intenzivnom zračenju. Svaki novi prolazak teleskopa dodaje dijelove slagalici o tome kako se ovi plinoviti divovi zagrijavaju, hlade i miješaju.
Pomoću tehnika kao što su mapiranje pomračenja i spektroskopija visoke rezolucije, astronomija se pomjera sa detekcije egzoplaneta na mapirajte ihIako su udaljeni stotinama svjetlosnih godina, njihova klima se može očitavati u slojevima, kao da sonda kruži iznad njih.
Ova prekretnica označava početak nove faze u kojoj ćemo, uz strpljenje i više podataka, moći detaljnije opisati situaciju. termička struktura egzoplanetarnih atmosfera, kako bismo istražili njihovu kemiju i razumjeli kako su tokovi energije organizirani u svjetovima koje možda nikada nećemo vidjeti izbliza.