Bu sanatçının konsepti, sıcak gaz devi dış gezegen WASP-43 b’nin nasıl görünebileceğini gösteriyor. WASP-43 b, yaklaşık 280 ışık yılı uzaklıktaki bir yıldızın etrafında, Sextans takımyıldızında dönen Jüpiter büyüklüğünde bir gezegendir. Gezegen yaklaşık 1,3 milyon mil (0,014 astronomik birim veya AU) uzaklıkta yörüngede döner ve bir turunu yaklaşık 19,5 saatte tamamlar. Yıldızına çok yakın olduğu için, WASP-43 b muhtemelen gelgitsel olarak kilitlenmiştir: dönüş hızı ve yörünge periyodu aynıdır, böylece bir tarafı her zaman yıldıza bakar.
Gezegenin yaydığı 5 ila 12 mikron orta kızılötesi ışık miktarına dayanan sıcaklık ölçümleri, gece tarafının muhtemelen kalın, yüksek bulutlarla kaplı olduğunu gösteriyor. Spektroskopi ölçümleri, hem gündüz hem de gece tarafında su buharının varlığını gösteriyor. Ancak sıvı suyun var olması için hava çok sıcak olduğundan, bulutlar muhtemelen su damlacıkları yerine minik mineral taneciklerinden oluşuyor. Gece tarafında şaşırtıcı bir metan eksikliği, güçlü doğu rüzgarlarının gezegenin etrafındaki atmosfer gazlarını karıştırdığını gösteriyor. Bu çizim, Webb’in Orta Kızılötesi Aleti (MIRI) tarafından toplanan yeni verilere ve Hubble ve Spitzer gibi diğer yer ve uzay tabanlı teleskoplardan önceki gözlemlere dayanmaktadır. Webb gezegenin hiçbir görüntüsünü yakalamadı. Kaynak: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Bilim insanları WASP-43b’yi incelemek için James Webb Teleskobu’nu kullandılar ve yüksek irtifa bulutları ile gündüz ve gece tarafları arasında büyük sıcaklık farkları buldular. Bulguları gezegenin aşırı iklimi ve atmosfer dinamikleri hakkında fikir veriyor.
NYU Abu Dhabi’de Araştırma Bilim İnsanı olan Jasmina Blecic, Astrofizik ve Uzay Bilimleri Merkezi’nden (CASS) Doçent Ian Dobbs-Dixon ve James Webb Uzay Teleskobu Geçiş Yapan Gezegen Erken Yayın Bilimi (JTEC-ERS) ekibi, NASAJames Webb Teleskobu, dev bir gezegenin atmosferi hakkında yeni ayrıntılar ortaya çıkaracak dış gezegenboyut olarak benzer JüpiterBunlara gezegenin toz yüklü bulutlarının çığır açıcı gözlemleri de dahildir.
Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Doğa AstronomiAraştırmacılar, Webb’in Orta Kızılötesi Cihazının benzersiz yeteneklerini nasıl test ettiklerini ayrıntılı olarak anlatıyorlar (MİRİ) ve dev, gaz dolu bir dış gezegen olan WASP-43b’nin tüm yörüngesini gözlemlediler. Webb’in ilk yılında gerçekleştirilen bu “faz eğrisi” gözlemleri, gezegenin tamamındaki sıcaklık dağılımını ortaya koydu ve gezegen iklimi hakkında ışık tuttu. Araştırmacılar, gezegenin gece tarafında kalın bulutlar ve şaşırtıcı bir metan eksikliği ve atmosferi boyunca her yerde su varlığı buldular. Bu, gezegenin gece tarafında bulutların çıkarıldığı ilk seferdi; Dünya’da gözlemlenen tipik bulutlara kıyasla gezegen atmosferinde çok daha yüksek irtifalarda bulundular.
Gezegen Özellikleri ve Yörünge
WASP-43b, Jüpiter ile karşılaştırılabilir bir boyuta ve kütleye sahip olmasına rağmen gezegensel özelliklerinde önemli ölçüde farklılık gösterir. Ana yıldızı WASP-43A, güneşimizden çok daha soğuk ve kırmızıdır ve Dünya’dan yaklaşık 86 ışık yılı uzaklıktadır. WASP-43b, yıldızına çok yakın bir yörüngede döner ve bunun sonucunda sadece 19,5 saat süren bir yıl meydana gelir. Bu yakınlık, gezegenin dönüşünün yörüngesiyle senkronize olmasına neden olur ve bir tarafı her zaman yıldıza bakar, tıpkı ayımızda gözlemlenen gelgit kilitlenmesi gibi. Sonuç olarak, gezegenin bir yarısı (gündüz tarafı) sürekli olarak aydınlatılmış ve çok sıcakken, diğer yarısı (gece tarafı) sürekli olarak gölgeli ve çok daha soğuktur.
“Bu gezegeni, atmosferinin farklı bölgelerinden çıkan ışığı inceleyebilmek için bir kızılötesi spektrometre kullanarak yıldızının etrafında dönerken gözlemledik,” dedi Blecic. “Bu, gündüz ve gece sıcaklıklarını ayırt etmemizi ve bulutların ve çeşitli moleküllerin varlığını belirlememizi sağladı. Farklı kimyasal türler kızılötesinde farklı dalga boylarında ışığı emer. Bu gerçeği tüm yörüngenin gözlemleriyle birleştirerek, kimyasal bileşimi, bulut örtüsünü ve tüm atmosferdeki ısı dağılımını sınırlayabildik ve gezegenin iklimi hakkında sonuçlar çıkarabildik.”
Ekip, WASP-43b’nin sürekli olarak aydınlatılan gündüz tarafının 2285 °F (1250 °C) kadar sıcak olduğunu, gezegenin sürekli gölgede kalan gece tarafının ise 1115 °F (600 °C) kadar sıcak olduğunu buldu.
Aşırı İklim ve Atmosfer Dinamikleri
“Gezegenin gece tarafında doğrudan güneş ışığının olmaması, gündüz ve gece tarafları arasında önemli sıcaklık farklarına neden oluyor ve bu da olağanüstü güçlü rüzgarların oluşmasına yol açıyor,” diyor 3 boyutlu atmosfer modelleri ve gezegen dışı atmosferlerin ısı dağılımı konusunda uzman olan Dobbs-Dixon. “Dünya’daki rüzgarlar da sıcaklıktaki değişiklikler nedeniyle benzer şekilde oluşurken, WASP-43b’nin ana yıldızına yakın olması çok daha aşırı sıcaklık farklarına yol açıyor. Bu, saatte binlerce kilometrelik rüzgarlar üretti ve Dünya’daki rüzgarları çok geride bıraktı; bu da ısının dağılımı ve genel gezegen ikliminin şekillenmesi için çok önemli.”
Ek olarak, gezegenin sıcaklık haritasının karmaşık 3B atmosfer modelleriyle karşılaştırılması, bu sıcaklık karşıtlığının bulutsuz bir atmosfer için beklenenden daha güçlü olduğunu gösterdi. Bu, gezegenin gece tarafının, aksi takdirde gözlemlenebilecek kızılötesi radyasyonun çoğunu engelleyen kalın bir bulut tabakasıyla örtülü olduğunu gösteriyor. Dünya’nın su bulutlarının aksine, bu aşırı sıcak gezegendeki bulutlar toza benziyor ve kayalardan ve minerallerden oluşuyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, bu kalın bulut tabakasına rağmen, JTEC-ERS ekibi gezegenin gece tarafında suyun net sinyallerini de tespit etti. Bu, ilk kez bulut yüksekliğini ve kalınlığını belirlemelerine olanak tanıdı ve Dünya’nın bulutlarına kıyasla alışılmadık yüksekliklerini ve yoğunluklarını ortaya çıkardı. Araştırmacılar ayrıca, gazı gezegenin atmosferi boyunca hızla taşıyan ve tekdüze atmosfer kimyasıyla sonuçlanan “kimyasal dengesizlik” adı verilen rüzgarla tahrik edilen karışımı tespit ettiler.
Kaynak: Taylor J. Bell, Nicolas Crouzet, Patricio E. Cubillos, Laura Kreidberg, Anjali AA Piette, Michael T. Roman, Joanna K. Barstow, Jasmina Blecic, Ludmila Carone, Louis-Philippe Coulombe, Elsa Ducrot, Mark Hammond, João M. Mendonça, Julianne I. Moses, Vivien Parmentier, Kevin B. Stevenson, Lucas Teinturier, Michael Zhang, Natalie M. Batalha, Jacob L. Bean, Björn Benneke, Benjamin Charnay, Katy L. Chubb, Brice-Olivier Demory, Peter Gao, Elspeth KH Lee, Mercedes López-Morales, Giuseppe Morello, Emily Rauscher, David K. Sing, Xianyu Tan, Olivia Venot, Hannah R. Wakeford, Keshav Aggarwal, Eva-Maria Ahrer, Munazza K. Alam, Robin Baeyens, David Barrado, Claudio Caceres, Aarynn L. Carter, Sarah L. Casewell, Ryan C. Challener, Ian JM Crossfield, Leen Decin, Jean-Michel Désert, Ian Dobbs-Dixon, Achrène Dyrek, Néstor Espinoza, Adina D. Feinstein, Neale P. Gibson, Joseph Harrington, Christiane Helling, Renyu Hu, Nicolas Iro, Eliza M.-R. Kempton, Sarah Kendrew, Thaddeus D. Komacek, Jessica Krick, Pierre-Olivier Lagage, Jérémy Leconte, Monika Lendl, Neil T. Lewis, Joshua D. Lothringer, Isaac Malsky, Luigi Mancini, Megan Mansfield, Nathan J. Mayne, Thomas M. Evans-Soma, Karan Molaverdikhani, Nikolay K. Nikolov, Matthew C. Nixon, Enric Palle, Do minique JM Petit dit de la Roche, Caroline Piaulet, Diana Powell, Benjamin V. Rackham, Aaron D. Schneider, Maria E. Steinrueck, Jake Taylor, Luis Welbanks, Sergei N. Yurchenko, Xi Zhang ve Sebastian Zieba, 30 Nisan 2024, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02230-x