Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αστρονόμοι αποκάλυψαν ορισμένα από τα μυστικά της ατμόσφαιρας ενός παράξενου και αφόρητα θερμού κόσμου ο οποίος έχει σύσταση παρόμοια με εκείνη ενός ζαχαρωτού γλυκίσματος (μαρσμέλοου).

Ο εξωπλανήτης είναι ο WASP-17b που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 1,300 ετών φωτός από τη Γη. Ο εξωπλανήτης έχει μάζα περίπου ίση με το 0,8 της μάζας του Δία αλλά η διάμετρός του είναι περίπου διπλάσια από εκείνη του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος. Αυτό του προσδίδει μια εξαιρετικά διογκωμένη, «υπερ-αφράτη» σύσταση (super-puff) συγκρίσιμη με εκείνη του γνωστού γλυκίσματος.

Ο WASP-17b βρίσκεται τόσο κοντά στο μητρικό του άστρο ώστε ολοκληρώνει μία περιφορά σε λιγότερο από τέσσερις γήινες ημέρες. Η εγγύτητα αυτή ανεβάζει επίσης κατακόρυφα τη θερμοκρασία αυτού του πλανήτη που ανήκει στην κατηγορία του «καυτού Δία».

Με δεδομένες τις ακραίες συνθήκες που επικρατούν στον εξωπλανήτη δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι η ατμόσφαιρά του παρουσιάζει επίσης ασυνήθιστα χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που ονομάζεται transmission strings (χορδές διέλευσης) η διεθνής ερευνητική ομάδα χαρτογράφησε τα περιγράμματα της ατμόσφαιρας του WASP-17b. Διαπίστωσε ότι η ατμόσφαιρα έχει σχήμα δακτυλίου από τον οποίο προεξέχουν χαρακτηριστικές δομές που μοιάζουν με «πολύτιμους λίθους».

«Οι πλανήτες είναι απρόβλεπτοι ενώ οι ατμόσφαιρες τους είναι περίπλοκες και χαοτικές. Το γεγονός ότι όλα αυτά τα δεδομένα συνδυάστηκαν και μας έδωσαν αυτή την τόσο δομημένη και δυναμική εικόνα ενός γιγάντιου κόσμου που βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη των 1.000 ετών φωτός ήταν πραγματικά συναρπαστικό» δήλωσε σε ανακοίνωσή της η Χάνα Γουέικφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ.

Η μέθοδος

Ο WASP-17b βρίσκεται τόσο κοντά στο μητρικό του άστρο, ώστε παρουσιάζει παλιρροϊκό κλείδωμα. Αυτό σημαίνει ότι η μία πλευρά του είναι μονίμως στραμμένη προς το άστρο, με αποτέλεσμα η ημερήσια πλευρά του να δέχεται διαρκώς την αστρική ακτινοβολία. Αντίθετα ο πλανήτης διαθέτει και μια ψυχρότερη νυχτερινή πλευρά, η οποία είναι μονίμως στραμμένη προς το διάστημα.

Δημιουργώντας εξαιρετικά λεπτομερείς τρισδιάστατες απεικονίσεις της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η χημική σύσταση και η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας του WASP-17b μεταβάλλονται από την ημερήσια στη νυχτερινή πλευρά όπως ακριβώς προβλέπουν οι θεωρίες και τα υπολογιστικά μοντέλα.

Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στην τεχνική transmission strings, η οποία παρακολούθησε τον WASP-17b καθώς περνούσε μπροστά από το μητρικό του άστρο, καταγράφοντας τη σύσταση του φωτός που διέρχεται από την περιφέρεια της ατμόσφαιράς του — δηλαδή το χείλος του πλανήτη από διαφορετικές γωνίες. Η μέθοδος αυτή υπερτερεί των συμβατικών προσεγγίσεων καθώς τα παραδοσιακά μοντέλα χαρτογραφούν το φως ως έναν μέσο όρο σε ολόκληρη την περιφέρεια της ατμόσφαιρας.

«Αντί να θεωρούμε δεδομένο ότι η ατμόσφαιρά σας είναι ένας κύκλος με την ίδια ακτίνα σε όλη την περιφέρειά του η τεχνική μας επιτρέπει να προσδιορίζουμε διαφορετικές αποστάσεις από το κέντρο έως την άκρη του πλανήτη. Μπορούμε να εξετάσουμε ολόκληρη την περιφέρειά του. Έτσι, περάσαμε από την απλή εικόνα ενός δακτυλίου στην κατανόηση του σημείου πάνω στον δακτύλιο όπου βρίσκονται οι πολύτιμοι λίθοι, αν μπορούμε να το πούμε έτσι. Τα μοντέλα αποκάλυψαν ακριβώς μια τέτοια «πολύτιμη πέτρα», η οποία σχηματίζεται στο σημείο όπου οι θερμοί άνεμοι του πλανήτη φτάνουν στον ισημερινό και στη νυχτερινή πλευρά του WASP-17b, προκαλώντας τη διόγκωση της ατμόσφαιρας στην ψυχρότερη πλευρά. Η θεωρία προβλέπει ότι θα πρέπει να υπάρχει μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στην πρωινή και την απογευματινή πλευρά, και ο WASP-17b ταιριάζει απόλυτα σε αυτή την τάση σχεδόν ακριβώς όπως περιμέναμε» δήλωσε η Λίλι Όλντερσον από το αμερικανικό πανεπιστήμιο Κορνέλ.

Η επιτυχής εφαρμογή της μεθόδου transmission strings αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προόδου στη μοντελοποίηση των ατμοσφαιρών των περισσότερων από 6,000 εξωπλανητών που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.

«Αυτό αποτελεί απόδειξη της ορθότητας της προσέγγισης: οι πλανήτες είναι πράγματι τρισδιάστατα σώματα και, καθώς περιφέρονται γύρω από το άστρο τους, όσα προβλέπουμε ότι θα πρέπει να συμβαίνουν επιβεβαιώνονται στην πράξη. Το να ξεπερνάμε τις υπολογιστικές προσομοιώσεις και να βλέπουμε όλα αυτά να συμβαίνουν πραγματικά είναι κάτι εντελώς διαφορετικό» εξηγεί η Όλντερσον.