JWST je detektovao jasne razlike između jutarnjeg i večernjeg terminatora egzoplanete WASP‑121 b: večernji terminator je topliji i prostorno prošireniji, dok signal vode slabi na toplijoj strani, verovatno zbog termalne razgradnje. Karbon‑monoksidni potpis jača kasnije u tranzitu zbog temperaturnih efekata. Podaci iz NIRSpec‑a (uz podršku NIRISS‑a) i poređenja sa modelima ukazuju i na moguću ulogu mineralnih oblaka koji bi mogli zaklanjati toplije slojeve.
JWST Otkriva: Zora i Sumrak Na WASP‑121 b Imaju Različitu Atmosferu
Artist's impression of the exoplanet WASP-121 b. It belongs to the class of hot Jupiters. Due to its proximity to the central star, the planet's rotation is tidally locked to its orbit around it. (CREDIT: Patricia Klein and MPIA)
WASP‑121 b živi između ekstrema. Jedna polulopta planete stalno je okrenuta prema zvezdi i doseže temperature oko 2.770 K, dok tamna strana pada na približno 1.000 K. Nova posmatranja James Webb teleskopa pokazuju da ni uske prelazne zone — jutarnji i večernji terminator — nisu iste.
Visualization of WASP-121 b’s orbital motion and phase-dependent transmission spectrum. (CREDIT: Nature Astronomy)
Kako je otkriće ostvareno
Tim na čelu sa Cyrilom Gappom iz Max Planck instituta za astronomiju upotrebio je JWST tokom tranzita, kada je WASP‑121 b prolazio ispred svoje zvezde. Dok je zvezdana svetlost prolazila kroz planetnu atmosferu, gasovi su apsorbovali specifične infracrvene talasne dužine. Prateći promene apsorpcije tokom tranzita, istraživači su mogli da „skeniraju" različite longitudinalne preseke atmosfere kako su se u redosledu pojavljivali pred našim pogledom.
Known transiting exoplanets’ TSMs and rotations during transit estimated assuming synchronous rotation and zero eccentricity. (CREDIT: Nature Astronomy)
Asimetrija između jutra i večeri
Podaci iz instrumenta NIRSpec, uz podršku NIRISS‑a, otkrili su da večernji terminator apsorbuje više svetlosti nego jutarnji, naročito kasnije u tranzitu — što ukazuje da je atmosfera na zaostalom (večernjem) rubu toplija i prostorno proširenija. To odgovara očekivanju snažnih istočnih vetrova koji prenose toplotu sa osvetljene strane ka noćnoj strani, zagrevajući i „naduvavajući" atmosferski obruč na sumraku, pa planetarni presek deluje veći i blokira više zvezdane svetlosti.
Equatorial cross-sections of WASP-121b’s temperature field in the SPARC/MITgcm. (CREDIT: Nature Astronomy)
Spektar otkriva hemijske razlike
U spektru se pojavio i jasniji karbon‑monoksidni (CO) potpis između 4,3 i 5,2 μm koji jača kako tranzit napreduje. Istraživači smatraju da je to pretežno posledica temperaturnog efekta — topliji, razređeniji gas pojačava apsorpciju CO bez potrebe za većom količinom molekula. Suprotno tome, signal vode (H2O) ostao je isti ili se blago smanjio na toplijoj strani, što ukazuje na stvarni pad molekula vode verovatno usled termalne razgradnje na visokim temperaturama.
Moguća uloga oblaka i neusaglašenost sa modelima
Tim je uporedio rezultate sa atmosferskim modelima koji predviđaju sličnu asimetriju, ali zapaženi efekat je bio jači nego što su modeli očekivali. Jedno moguće objašnjenje su mineralni (silikatni) oblaci koji bi mogli biti prisutniji blizu jutarnjeg terminatora i zaklanjati infracrvenu emisiju iz dubljih, toplijih slojeva. Ipak, fizika formiranja i transporta oblaka je kompleksna, pa autori ne tvrde direktnu detekciju oblaka bez dubljih modela.
Širi kontekst i implikacije
Ova otkrića se uklapaju u ranija zemaljska posmatranja koja su pokazala fazno zavisne promene u atomima, jonima i molekulima. Pokazuje se da transmisiona spektroskopija ne treba da tretira limb planete kao homogenu zonu — zora i sumrak mogu imati različitu temperaturu i hemiju. Metoda „vremenski razloženih" tranzitnih merenja otvara put za trodimenzionalno proučavanje atmosfera ultravrućih Jupiterâ i bolje targetiranje budućih posmatranja JWST‑om i opservatorijama sa zemlje.
Zaključak: Granica između dana i noći na WASP‑121 b nije jednostavna linija — to je dinamična zona gde toplota, vetrovi, hemija i potencijalno oblaci utiču na atmosferu na različite načine, a JWST je dovoljno osetljiv da to prati u realnom vremenu.
Rad je objavljen online u časopisu Nature Astronomy.
Pomozite nam da budemo bolji.
