2014.10.14. - Szél­ső­sé­ges idő­já­rást tér­ké­pez­tek fel egy ex­o­boly­gón

Egy ame­ri­kai ku­ta­tók­ból ál­ló cso­port a Hubb­le-űr­táv­cső ész­le­lé­sei alap­ján el­ké­szí­tet­te az ed­di­gi leg­rész­le­te­sebb hő­mér­sék­le­ti és víz­pá­ra-el­osz­lá­si tér­ké­pet egy tá­vo­li pla­né­ta szél­ső­sé­ges pa­ra­mé­te­rek­kel ren­del­ke­ző lég­kö­ré­ről.

A 2011-ben fel­fe­de­zett WASP-43b je­lű ex­o­boly­gó mind­össze 19,5 óra alatt ke­rü­li meg a tő­lünk 260 fény­év tá­vol­ság­ban ta­lál­ha­tó, K7 szín­kép­tí­pu­sú csil­la­gát. A pla­né­ta mé­re­te nagy­já­ból ak­ko­ra, mint a Ju­pi­te­ré, tö­me­ge azon­ban kö­rül­be­lül két­sze­re­se a nap­rend­szer­be­li óri­á­sé­nak. Mi­vel na­gyon kö­ze­li pá­lyán jár­ja kör­be a na­rancs­sár­ga köz­pon­ti égi­tes­tet, ezért ke­rin­gé­se gra­vi­tá­ci­ó­san kö­tött, az­az min­dig ugyan­azon ol­da­lát mu­tat­ja csil­la­ga fe­lé, ha­son­ló­an ah­hoz, aho­gyan a Hold ke­ring a Föld kö­rül. A kö­zel­ség és a kö­tött ke­rin­gés okán a boly­gón rend­kí­vül szél­ső­sé­ge­sek a vi­szo­nyok: az acél meg­ol­vasz­tá­sá­hoz is ele­gen­dő, kö­rül­be­lül 1600 °C hő­mér­sék­le­tű nap­pa­li ol­dal­ról hang­se­bes­ség­gel ro­ha­nó sze­lek fúj­nak a mint­egy ezer fok­kal hű­vö­sebb, ko­rom­sö­tét éj­sza­kai fél­te­ke fe­lé. A fő­leg hid­ro­gén­ből ál­ló for­ró pla­né­tán nin­cse­nek olyan fel­szí­ni alak­za­tok - óce­á­nok, kon­ti­nen­sek -, ame­lyek se­gít­sé­gé­vel nyo­mon le­het­ne kö­vet­ni a for­gá­sát, csak az éj­sza­kai és a nap­pa­li ol­dal kö­zöt­ti hő­mér­sék­let-kü­lönb­ség nyújt­hat a tá­vo­li meg­fi­gye­lő szá­má­ra tám­pon­tot eh­hez. Spekt­rosz­kó­pi­ai mé­ré­sek se­gít­sé­gé­vel a Ke­vin Ste­ven­son (Uni­ver­sity of Chi­ca­go) ál­tal ve­ze­tett cso­port­nak si­ke­rült meg­ha­tá­roz­nia a WASP-43b lég­kö­ré­ben a víz­gőz mennyi­sé­gét és az at­mosz­fé­ra kü­lön­bö­ző ré­te­ge­i­nek hő­mér­sék­le­tét, a boly­gó for­gá­sa alap­ján pe­dig az előb­bi pa­ra­mé­te­rek hosszú­ság sze­rin­ti el­osz­lá­sát is. A ku­ta­tók elő­ször tud­ták egy pla­né­ta há­rom tel­jes for­gá­si pe­ri­ó­du­sát vé­gig kö­vet­ni, ami Je­an-Mi­chel Dé­sert (Uni­ver­sity of Col­ora­do) sze­rint meg­ha­tá­ro­zó volt a mé­ré­sek szem­pont­já­ból.

A WASP-43 és a kö­rü­löt­te ke­rin­gő boly­gó mé­ret- és pá­lya­vi­szo­nyai, il­let­ve a pla­né­ta hő­mér­sék­le­ti tér­ké­pe. A kö­tött ke­rin­gés mi­att a boly­gó csil­lag fe­lé for­du­ló és az­zal el­len­té­tes ol­da­lá­nak hő­mér­sék­le­te kö­zött nagy kü­lönb­ség ala­kult ki. A fe­hér szín­nel jel­zett ré­szek mint­egy 1500, a sö­tét­tel je­lölt te­rü­le­tek pe­dig kö­rül­be­lül 500 fo­ko­sak. Az óri­á­si gra­di­ens éles el­len­tét­ben áll a Nap­rend­szer óri­á­sa­i­nak nagy­já­ból egyen­le­tes hő­mér­sék­let-el­osz­lá­sá­val. A Hubb­le inf­ra­vö­rös mé­ré­sei alap­ján a hő­mér­sék­let ma­gas­ság és hosszú­ság sze­rin­ti el­osz­lá­sa is nyo­mon kö­vet­he­tő.
[NA­SA, ESA, and K. Ste­ven­son, L. Kre­id­berg, and J. Be­an (Uni­ver­sity of Chi­ca­go)]

Mi­vel a Nap­rend­szer­ben nem ta­lá­lunk ennyi­re szél­ső­sé­ges vi­szo­nyok­kal ren­del­ke­ző boly­gót, az ilyen bi­zarr lég­kö­rű pla­né­ták egye­dül­ál­ló le­he­tő­sé­get nyúj­ta­nak a boly­gók for­má­ló­dá­sá­nak és fi­zi­ká­juk­nak jobb meg­ér­té­sé­hez. La­u­ra Kre­id­berg (Uni­ver­sity of Chi­ca­go) ma­gya­rá­za­ta sze­rint a WASP-43b olyan for­ró, hogy az at­mosz­fé­rá­já­ban az összes víz gőz for­má­já­ban van je­len, el­len­tét­ben pél­dá­ul a Ju­pi­ter­rel, ahol az je­ges fel­hők­be kon­den­zá­ló­dik. A víz­ről pe­dig azt gon­dol­juk, hogy je­len­tős sze­re­pet ját­szik az óri­ás­boly­gók ki­ala­ku­lá­sá­ban, mert azo­kat fej­lő­dé­sük ko­rai sza­ka­szá­ban ren­ge­teg je­ges üs­tö­kös bom­báz­za. A Nap­rend­szer óri­ás­boly­gó­i­nak víz­tar­tal­má­ról azon­ban na­gyon ke­vés in­for­má­ci­ónk van, mi­vel az jég for­má­já­ban "le­üle­pe­dik", így szin­te el­tű­nik a meg­fi­gyel­he­tő fel­ső­lég­kör­ből. A for­ró ju­pi­te­rek ese­té­ben azon­ban a gőz ál­la­pot mi­att spekt­rosz­kó­pi­ai mód­sze­rek­kel vi­szony­lag könnyen nyo­mon kö­vet­he­tő. Kre­id­berg hang­sú­lyoz­ta, hogy cso­port­juk nem egy­sze­rű­en csak de­tek­tál­ta a víz­gőzt a WASP-43b at­mosz­fé­rá­já­ban, ha­nem a mennyi­sé­gét és a hosszú­ság sze­rin­ti el­osz­lá­sát is meg­ad­ta.

Az óri­ás­boly­gók lét­re­jöt­té­hez ve­ze­tő fo­lya­ma­tok jobb meg­ér­té­se ér­de­ké­ben mi­nél töb­bet kell tud­nunk a ké­mi­ai össze­té­te­lük­ről. A cso­port ered­mé­nyei sze­rint a WASP-43b ese­té­ben a víz mennyi­sé­ge nagy­já­ból annyi, amennyit egy, a Nap­hoz ha­son­ló ké­mi­ai össze­té­te­lű ob­jek­tum­tól vár­ha­tunk. Ez pe­dig Kre­id­berg sze­rint a boly­gó­ke­let­ke­zés­sel kap­cso­la­tos alap­ve­tő tény­re vi­lá­gít rá.

A cso­port to­váb­bi boly­gók ese­té­ben is ter­ve­zi a víz­gőz-mé­ré­se­ket. A Hubb­le utó­da, a James Webb űr­te­lesz­kóp - a cél­boly­gó hő­mér­sék­le­té­től füg­gő­en - már nem csak a víz, de a szén-mon­oxid, a szén-di­o­xid, az am­mó­nia és a me­tán mennyi­sé­gé­nek meg­ha­tá­ro­zá­sá­ra is ké­pes lesz majd.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cik­kek a Sci­en­ce Exp­ress-ben és az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban je­len­tek meg.

For­rás:

• STS­cI-2014-28