Astronomët i kanë paraqitur prej kohësh ekzoplanetët e largët me konture të lëmuara dhe rrethore. Por vëzhgimet e reja tregojnë se atmosferat që rrethojnë disa prej këtyre botëve të nxehta mund të kenë forma çuditërisht të pabarabarta.
Duke përdorur teleskopin hapësinor James Webb të NASA-s (JWST), studiuesit kanë zbuluar se atmosfera e WASP-17b, një planet gjigant që ndodhet rreth 1.300 vite dritë larg Tokës, shtrihet më larg në njërën anë sesa në tjetrën. Megjithëse konturi i tij i përgjithshëm mbetet afërsisht rrethor, atmosfera është dukshëm asimetrike. Ky deformim ofron prova të reja për mënyrën se si temperaturat ekstreme dhe erërat e fuqishme riformësojnë atmosferat e planetëve të largët.
Zbulimi, i publikuar në revistën Nature Astronomy, vjen nga një studim i udhëhequr bashkërisht nga Universiteti Cornell në Shtetet e Bashkuara dhe Universiteti i Bristolit në Mbretërinë e Bashkuar. Studiuesit përdorën një teknikë novatore të quajtur „vargje të transmetimit” (transmission strings), të zhvilluar nga astrofizikanët e Bristolit, Dr. David Grant dhe Dr. Hannah Wakeford, për të studiuar strukturën atmosferike të planetit me një hollësi të paprecedentë.
James Webb zbulon strukturën tredimensionale të atmosferës së një planeti të largët
WASP-17b i përket një kategorie planetësh të njohur si “Jupiterë të nxehtë”, gjigantë të mëdhenj të gaztë që rrotullohen pranë yjeve të tyre pritës dhe përjetojnë ngrohje intensive. Forma e pazakontë e atmosferës së tij ofron një këndvështrim të ri mbi mënyrën se si nxehtësia lëviz në këto botë ekstreme.
Autorja kryesore e studimit, Dr. Lili Alderson, studiuese pas doktoraturës në kuadër të programit Klarman në Universitetin Cornell, e nisi këtë kërkim gjatë studimeve në Universitetin e Bristolit, ku mori doktoraturën në fizikë.
“Kjo është një provë e konceptit se planetët janë, në të vërtetë, objekte tredimensionale dhe se, ndërsa rrotullohen vazhdimisht rreth yllit të tyre, ndodhin pikërisht ato procese që parashikojmë. Të kalosh përtej ushtrimeve llogaritëse dhe ta shohësh këtë në realitet është diçka krejt tjetër.”
Vëzhgimet japin informacione të vlefshme për përbërjen kimike dhe ndryshimet e temperaturës në atmosferën e WASP-17b, duke përfshirë dallimet midis ekuatorit dhe poleve të tij, si dhe midis hemisferave që ndriçohen dhe atyre që mbeten përgjithmonë në errësirë.
Këto rezultate përputhen ngushtë me parashikimet teorike dhe modelet kompjuterike të mëparshme. Së bashku, ato ofrojnë një nga paraqitjet tredimensionale më të hollësishme të atmosferës së një ekzoplaneti të realizuara deri më tani, duke krijuar një pikë referimi të dobishme për studimin e më shumë se 6.000 ekzoplanetëve të konfirmuar deri më sot.
Bashkautorja e studimit, Dr. Hannah Wakeford, profesoreshë e asociuar e astrofizikës në Universitetin e Bristolit, tha: “Planetët janë të paparashikueshëm, ndërsa atmosferat e tyre janë komplekse dhe kaotike. Fakti që të gjitha këto të dhëna u përputhën dhe na treguan këtë pamje kaq të strukturuar dhe dinamike të një bote gjigante, më shumë se 1.000 vite dritë larg, ishte vërtet emocionues.”
Një teknikë e re zbulon veçori të fshehura të atmosferës
Ndjeshmëria e jashtëzakonshme e teleskopit James Webb u ka mundësuar tashmë shkencëtarëve të studiojnë atmosferat e planetëve jashtë Sistemit Diellor përmes një metode të quajtur hartëzimi gjatë eklipsit. Kjo qasje shqyrton ndryshimet e vogla të dritës ndërsa një planet kalon pas yllit të tij pritës, duke i ndihmuar studiuesit të përcaktojnë se si ndryshojnë kushtet në pjesë të ndryshme të planetit.
Teknika e re e “vargjeve të transmetimit”, e quajtur gjithashtu hartëzim gjatë tranzitit, shqyrton fazën e kundërt të orbitës së planetit. Kur një ekzoplanet kalon përpara yllit të tij, një pjesë e dritës së yllit përshkon skajet e jashtme të atmosferës së planetit përpara se të arrijë te teleskopi.
Duke analizuar këtë dritë nga kënde të ndryshme, shkencëtarët mund të studiojnë përbërjen e atmosferës dhe të përcaktojnë se deri ku shtrihet ajo në vende të ndryshme rreth planetit. Kufiri i jashtëm i atmosferës njihet si gjymtyrë atmosferike (limb).
Metodat tradicionale zakonisht i bashkojnë matjet e dritës nga i gjithë ky kufi atmosferik në një spektër të vetëm mesatar. Ndërsa qasja e re i ndan të dhënat nga rajone të ndryshme, duke u mundësuar studiuesve të identifikojnë ndryshime atmosferike që përndryshe do të mbeteshin të fshehura.
“Në vend që të supozojmë se atmosfera është një rreth me të njëjtën rreze në të gjithë perimetrin, teknika jonë na lejon të përcaktojmë distanca të ndryshme nga qendra deri në skajin e planetit”, tha Dr. Alderson. “Ne mund të studiojmë të gjithë skajin. Pra, kemi kaluar nga një unazë e thjeshtë në kuptimin e vendndodhjes së gurëve të çmuar në atë unazë, si të thuash.”
Erërat e fuqishme krijojnë një atmosferë të pabarabartë
Matjet e reja zbuluan një veçori veçanërisht interesante pranë ekuatorit të WASP-17b, pikërisht aty ku modelet e mëparshme parashikonin se ajo do të shfaqej.
Deformimi ndodh në anën e planetit që quhet “ana e mbrëmjes”, ku erërat e fuqishme atmosferike transportojnë nxehtësinë larg hemisferës që është vazhdimisht e kthyer nga ylli i saj dhe drejt hemisferës që mbetet përherë në errësirë.
Kjo lëvizje e gazit të nxehtë bën që atmosfera në anën e mbrëmjes të zgjerohet më shumë drejt hapësirës sesa në anën më të ftohtë, të quajtur „ana e mëngjesit”. Si rezultat, konturi i atmosferës së planetit nuk është plotësisht simetrik.
Gjetjet konfirmojnë një parashikim të rëndësishëm lidhur me ndryshimet e temperaturës midis këtyre rajoneve. Matjet e kryera përmes hartëzimit gjatë tranzitit mbështetën gjithashtu karakteristika të tjera të identifikuara më parë te WASP-17b.
Dr. Alderson shtoi: “Teoria parashikon se duhet të ketë një ndryshim të madh të temperaturës midis anës së mëngjesit dhe asaj të mbrëmjes, dhe WASP-17b përputhet shumë mirë me këtë prirje pothuajse saktësisht me atë që prisnim.”
Një përparim i rëndësishëm në hartëzimin e motit në planetët e largët
Zbatimi me sukses i teknikës së vargjeve të transmetimit te WASP-17b tregon se kjo metodë mund të përdoret për të studiuar atmosferat e shumë ekzoplanetëve të tjerë.
Deri kohët e fundit, pjesa më e madhe e informacionit që astronomët mund të nxirrnin për këto atmosfera të largëta vinte nga matje të mesatarizuara në rajone të mëdha. Metoda e re ofron një mënyrë për të dalluar kushtet në gjerësi të ndryshme gjeografike, si dhe ndryshimet midis anës së ditës dhe asaj të natës së një planeti.
Në të ardhmen, kjo qasje mund t’i ndihmojë shkencëtarët të studiojnë strukturat atmosferike në shkallë më të vogla, duke i afruar më shumë me hartëzimin e modeleve të motit në botë që ndodhen shumë larg Sistemit tonë Diellor.
Dr. Wakeford tha: “Të kemi këtë model matematikor kaq të qëndrueshëm, të cilin mund ta zbatojmë mbi të dhënat e teknologjisë më të përparuar, është jashtëzakonisht emocionuese. Rezultatet janë një demonstrim vërtet i bukur i proceseve dinamike që zhvillohen në këto botë shumëdimensionale dhe me karakteristika të shumta.”
Studimi përdori vëzhgime të mbledhura në kuadër të programit të vëzhgimeve me kohë të garantuar të teleskopit JWST, të quajtur Telescope Scientist Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres through Multi-instrument Spectroscopy (TST DREAMS)
