A James Webb űrtávcső megfigyelései alapján a WASP-17b légköre jóval összetettebb annál, mint amit egy szabályos gömböt ábrázoló bolygóillusztráció sugall. A mintegy 1300 fényévre található gázóriás atmoszférája az egyik oldalon jobban kitágul, mint a másikon: a szélsőséges besugárzás és a hőt szállító légáramlások aszimmetrikus körvonalat alakítanak ki. Egy új elemzési módszer segítségével a kutatók már a bolygóperem különböző részeinek eltéréseit is vizsgálni tudják.
Egy különösen felfúvódott világ került a célkeresztbe
A WASP-17b a forró Jupiterek közé tartozik, vagyis olyan óriásbolygó, amely a csillagához közel kering, és rendkívül erős besugárzást kap. Mérete megközelíti a Jupiter átmérőjének kétszeresét, tömege viszont csupán nagyjából fele a Naprendszer legnagyobb bolygójáénak. Ez a kombináció kifejezetten alacsony átlagos sűrűséget és erősen kiterjedt légkört eredményez, ami kedvező célponttá teszi a légköri megfigyelésekhez.
A mostani vizsgálatban a James Webb három műszerének adatait használták fel, a közeli infravöröstől a középső infravörös tartományig. A megfigyelések így többféle hullámhosszon mutatták meg, hogyan nyeli el a légkör a csillag fényét, és hogyan változik ez a bolygó pereme mentén.
A csillagfény rajzolja ki a légkör körvonalát
Az exobolygók atmoszférájának vizsgálatára különösen alkalmas pillanat, amikor az égitest elhalad a csillaga előtt. Ilyenkor a csillagfény egy része átszűrődik a bolygó légkörén, amelynek összetevői bizonyos hullámhosszakat erősebben elnyelnek. Az így kialakuló színképből következtetni lehet a gázok jelenlétére és a légkör tulajdonságaira.
Sok hagyományos elemzés a teljes bolygóperem átlagos színképével dolgozik. Ez hasznos információt ad, ugyanakkor elfedheti a különböző térségek közötti eltéréseket. A most alkalmazott, „transmission strings” elnevezésű módszer rugalmasabban kezeli a bolygó fényelnyelő körvonalát, így annak különböző pontjaihoz külön színképi információ társítható. A térkép tehát a fényváltozások matematikai elemzéséből születik, nem egy közeli fényképfelvételből.
Az alkonyati oldalon magasabbra nyúlik az atmoszféra
A WASP-17b esetében a nappali és az éjszakai félteke határának két oldala eltérő körülményeket mutat. Az egyenlítő menti légáramlások a tartósan megvilágított oldalról az éjszakai oldal felé szállítják a hőt. Az alkonyati peremhez ezért melegebb gáz érkezik, míg a hajnali oldalon olyan légtömegek jelennek meg, amelyek az éjszakai félteke fölött már hűltek.
A melegebb gáz nagyobb térfogatot foglal el, ezért az alkonyati egyenlítő térségében az atmoszféra messzebbre terjed. A hűvösebb oldalon tömörebb marad, így a csillagfényben kirajzolódó légköri körvonal aszimmetrikussá válik. A jelenség jól illeszkedik a légkör áramlását leíró korábbi elméleti modellekhez.
Több száz fok választja el a két peremet
A hőmérsékleti becslések érzékletesen mutatják a különbséget: a hajnali peremre körülbelül 858 kelvines, az alkonyatira 1522 kelvines érték adódott. Ez hozzávetőleg 585, illetve 1249 Celsius-fokot jelent. A becsült eltérés mintegy 650 kelvin, bár az értékeket számottevő mérési és modellezési bizonytalanság kíséri.
Mindez azt is jelenti, hogy az éjszakai oldal felől érkező, viszonylag hűvösebb légkört sem érdemes földi értelemben hidegnek elképzelni. A kutatásban a vízgőz és a szén-dioxid jellegzetes elnyelési mintázatait is vizsgálták, amelyek segítettek összehasonlítani a különböző légköri térségeket.
Pontosabb bolygókép rajzolódik ki
A felfedezés jelentősége a légkör részletesebb feltérképezésében rejlik. A gömbszimmetrikus közelítés sok feladathoz megfelelő kiindulópont, a James Webb érzékenysége azonban már olyan különbségeket is kimutathatóvá tesz, amelyeket az egyszerűsített modellek összemosnak. Az eredmény így a bolygók légköri fizikájának pontosabb megértését szolgálja.
A következő lépést a különböző szélességek, az egyenlítőhöz és a pólusokhoz közelebb eső területek összehasonlítása jelentheti. Hosszabb távon az ilyen vizsgálatok révén egyre részletesebb kép állhat össze arról, hogyan oszlik el a hő, és hogyan működik a légköri anyagáramlás a távoli világokon.
