Φανταστείτε έναν κόσμο όπου η πρόγνωση καιρού προβλέπει ανέμους που πνέουν με ταχύτητα 18.000 χιλιομέτρων την ώρα και νυχτερινές βροχές από υγρό μέταλλο, ρουμπίνια και ζαφείρια.
Αυτή είναι η χαοτική πραγματικότητα που έχουν συνθέσει οι αστρονόμοι για τον WASP-121b, έναν «υπερθερμό Δία» που συγκαταλέγεται ανάμεσα στους πιο ακραίους εξωπλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί. Ο αέριος γίγαντας περιφέρεται γύρω από το άστρο του σε τόσο μικρή απόσταση ώστε ένα «έτος» εκεί διαρκεί μόλις 30,5 ώρες. Βρίσκεται τόσο κοντά στο άστρο του που αν πλησίαζε λίγο ακόμη η βαρυτική έλξη θα άρχιζε να τον διαλύει. Οι ισχυρές παλιρροϊκές δυνάμεις του άστρου έχουν παραμορφώσει τον πλανήτη μετατρέποντάς τον από σφαιρικό σε σχήμα που θυμίζει μπάλα αμερικανικού ποδοσφαίρου.
Οι θερμοκρασίες στην πλευρά που βλέπει μόνιμα το άστρο είναι αρκετά υψηλές ώστε να εξατμίζουν μέταλλα, ενώ προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι στην ψυχρότερη νυχτερινή πλευρά ο σίδηρος μπορεί να συμπυκνώνεται και να πέφτει σαν βροχή. Αστρονόμοι που χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb πρόσθεσαν ένα ακόμη κομμάτι στο μετεωρολογικό προφίλ αυτού του κόσμου.
Οι ατμοσφαιρικές διαφορές
Παρακολουθώντας ανεπαίσθητες μεταβολές στο φως του άστρου καθώς αυτό περνούσε μέσα από την ατμόσφαιρα του WASP-121b κατά τη διέλευσή του μπροστά από το άστρο του, οι ερευνητές εντόπισαν διαφορές μεταξύ των ατμοσφαιρικών συνθηκών της αυγής και του σούρουπου.
«Με την πρωτοφανή ποιότητα των παρατηρήσεών του το James Webb μας προσφέρει τις πιο λεπτομερείς εικόνες μακρινών πλανητών μέχρι σήμερα. Μετρώντας πώς μεταβάλλεται η απορρόφηση του αστρικού φωτός καθώς ο WASP-121b περιστρέφεται, εξετάζουμε την ατμόσφαιρά του γεωγραφικό μήκος προς γεωγραφικό μήκος» δήλωσε ο Σίριλ Γκαπ από το Ινστιτούτο Αστρονομίας Μαξ Πλανκ στη Γερμανία, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Astronomy».
Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η απογευματινή ζώνη του πλανήτη — η περιοχή που απομακρύνεται από το φως της ημέρας — είναι θερμότερη από την αντίστοιχη πρωινή. Το εύρημα συμφωνεί με την ύπαρξη εξαιρετικά ισχυρών ανέμων που μεταφέρουν θερμότητα από την υπέρθερμη ημερήσια πλευρά προς τη ψυχρότερη νυχτερινή.
Επειδή ο WASP-121b είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος στο άστρο του, το ένα ημισφαίριο κοιτάζει μόνιμα προς το άστρο, ενώ το άλλο παραμένει συνεχώς στο σκοτάδι. Ωστόσο κατά τη διάρκεια της διέλευσης ο πλανήτης περιστρέφεται αρκετά ώστε διαφορετικές περιοχές της ατμόσφαιράς του να γίνονται ορατές από το James Webb.
Οι πλευρές
Αναλύοντας πώς μεταβαλλόταν το ατμοσφαιρικό σήμα με τον χρόνο η ομάδα του Γκαπ διαπίστωσε ότι η απογευματινή πλευρά απορροφούσε ελαφρώς περισσότερο αστρικό φως από την πρωινή. Εντοπίστηκαν επίσης μεταβολές στα σήματα των υδρατμών και του μονοξειδίου του άνθρακα οι οποίες ερμηνεύονται ως ενδείξεις διαφορών θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα.
Η θερμότερη απογευματινή πλευρά φαίνεται να είναι αρκετά καυτή ώστε να διασπά τα μόρια νερού στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Αντίθετα η ψυχρότερη πρωινή πλευρά ίσως καλύπτεται εν μέρει από σύννεφα αποτελούμενα από πυριτικά ορυκτά αν και οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι απαιτούνται πιο εξελιγμένα μοντέλα για να επιβεβαιωθεί η παρουσία τους.
Τα νέα ευρήματα προστίθενται σε ένα συνεχώς αυξανόμενο σύνολο μελετών που αποκαλύπτουν τις βίαιες καιρικές συνθήκες του WASP-121b. Πρόσφατα δεδομένα από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη Χιλή είχαν ήδη αποκαλύψει πολύπλοκα στρώματα ανέμων και ισχυρά αεριωθούμενα ρεύματα που εκτείνονται σε μεγάλο μέρος του πλανήτη.
Παλαιότερες παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είχαν επίσης δείξει ότι μαγνήσιο και σίδηρος διαφεύγουν από την ατμόσφαιρα του πλανήτη πιθανότατα εξαιτίας της έντονης υπεριώδους ακτινοβολίας του άστρου του. Η νέα τεχνική που ανέπτυξε η ομάδα θα μπορούσε στο μέλλον να εφαρμοστεί και σε άλλους υπερθερμούς πλανήτες επιτρέποντας στους αστρονόμους να συγκρίνουν τις ατμοσφαιρικές συνθήκες σε ένα ευρύτερο δείγμα μακρινών κόσμων.