VIDEO: Kiša i oblaci na obližnjem egzoplanetu

Tim europskih astronoma, pod vodstvom istraživača s Instituta za astronomiju s njemačkog sveučilišta KU Leuven, koristio se nedavnim promatranjima svemirskim teleskopom James Webb za proučavanje atmosfere 'obližnjeg' egzoplaneta WASP-107b, koji je udaljen oko 200 svjetlosnih godina od nas

Zavirujući duboko u njegovu atmosferu otkrili su ne samo vodenu paru i sumporov dioksid, već čak i oblake silikatnog pijeska. Te se čestice nalaze u dinamičnoj atmosferi koja pokazuje snažan transport materijala.

Astronomi diljem svijeta koriste napredne mogućnosti infracrvenog instrumenta MIRI na svemirskom teleskopu James Webb (JWST) za provođenje revolucionarnih promatranja egzoplaneta.

Jedan od tih fascinantnih svjetova je WASP-107b, jedinstveni plinoviti egzoplanet koji kruži oko zvijezde nešto hladnije i manje masivne od našeg Sunca. Masa planeta slična je Neptunovoj, ali je njegova veličina puno veća od Neptuna, gotovo se približava veličini Jupitera.

Lepršavost ovog egzoplaneta omogućuje astronomima da pogledaju otprilike 50 puta dublje u njegovu atmosferu u usporedbi s Jupiterom.

Video animaciju WASP-107b u tranzitu preko svoje matične zvijezde možete pogledati ovdje.

Studija objavljena u časopisu Nature, otkriva prisutnost vodene pare, sumpornog dioksida i silikatnih oblaka, dok nema ni traga stakleničkom plinu metanu.

Ove detekcije daju ključne uvide u dinamiku i kemiju ovog zadivljujućeg egzoplaneta. Prvo, odsutnost metana ukazuje na potencijalno toplu unutrašnjost, nudeći uvid u kretanje toplinske energije u atmosferi planeta.

Drugo, otkriće sumpornog dioksida, bilo je veliko iznenađenje. Prethodni modeli su predviđali njegovu odsutnost, ali novi klimatski modeli atmosfere WASP-107b pokazuju stvaranje sumpornog dioksida u atmosferi. Iako njegova zvijezda domaćin emitira relativno mali dio visokoenergetskih fotona zbog svoje hladnije prirode, ti fotoni mogu doprijeti duboko u atmosferu planeta zahvaljujući njegovoj 'pahuljastoj' prirodi. To omogućuje odvijanje kemijskih reakcija potrebnih za proizvodnju sumpornog dioksida. 

Ali to nije sve što su primijetili. I spektralne značajke sumporovog dioksida i vodene pare značajno su smanjene u usporedbi s onim što bi bile u scenariju bez oblaka. Oblaci na velikim visinama djelomično zaklanjaju vodenu paru i sumporni dioksid u atmosferi. Iako se pretpostavlja da postoje oblaci na drugim egzoplanetima, ovo je prvi slučaj u kojem astronomi mogu definitivno identificirati kemijski sastav tih oblaka.

U ovom slučaju, oblaci se sastoje od malih silikatnih čestica, ljudima poznate tvari koja se nalazi u mnogim dijelovima svijeta kao primarni sastojak pijeska.

 "Otkriće oblaka pijeska, vode i sumpornog dioksida na ovom pahuljastom egzoplanetu od strane JWST-ovog instrumenta MIRI ključna je prekretnica. Ono preoblikuje naše razumijevanje planetarne formacije i evolucije, bacajući novo svjetlo na naš Sunčev sustav", kaže glavni autor studije, profesor Leen Decin s KU Leuven.

Za razliku od Zemljine atmosfere, gdje se voda smrzava na niskim temperaturama, na plinovitim planetima koje dosežu temperature od oko 1000 stupnjeva Celzijusa, silikatne čestice mogu se zamrznuti i formirati oblake. Međutim, u slučaju WASP-107b, s temperaturom od oko 500 stupnjeva Celzijusa u vanjskoj atmosferi, tradicionalni modeli predviđaju da bi se ti silikatni oblaci trebali formirati dublje u atmosferi, gdje su temperature znatno više. Osim toga, pješčani oblaci visoko u atmosferi padaju kao kiša. Kako je onda moguće da ovi pješčani oblaci postoje na velikim nadmorskim visinama i nastavljaju postojati? 

"Činjenica da te pješčane oblake vidimo visoko u atmosferi mora značiti da kapljice pješčane kiše isparavaju u dubljim, vrlo vrućim slojevima, a rezultirajuća silikatna para učinkovito se vraća natrag, gdje se rekondenziraju kako bi ponovno formirali silikatne oblake. Ovo je vrlo slično ciklusu vodene pare i oblaka na našoj Zemlji, ali s kapljicama od pijeska", navodi glavni autor studije dr. Michiel Min.

Znanstvenici kažu da ovo pionirsko istraživanje ne samo da baca svjetlo na egzotični svijet WASP-107b, već također pomiče granice našeg razumijevanja egzoplanetarnih atmosfera. Označava značajnu prekretnicu u egzoplanetarnom istraživanju, otkrivajući zamršeni međuodnos kemikalija i klimatskih uvjeta na tim dalekim svjetovima.