Az MIT csillagászai minden eddiginél részletesebb felvételeket készítettek egy kötött keringésű exobolygóról, amely mindig ugyanazon oldalát fordítja csillag felé. A nappali oldalról már korábban is sok adatot gyűjtöttek, így az új információkkal együtt először nyílik mód arra, hogy egy exobolygó légkörét egészében lehessen tanulmányozni. Eljutottunk odáig, hogy már nemcsak izolált pillanatképeket tudunk készíteni egy exobolygó atmoszférájáról, hanem három dimenzióban tanulmányozzuk, ténylegesen működés közben, mondja Thomas Mikal-Evans, a kutatás vezetője.

A kérdéses bolygó a WASP-121b, egy szupernehéz forró jupiter, amely majdnem kétszer akkora tömegű, mint a Jupiter. Az égitestet 2015-ben fedezték fel, és egy 850 fényévre található csillag körül kering. A planéta a legrövidebb periódusú ismert exobolygók közé tartozik: mindössze 30 földi óra alatt kerüli meg csillagát. Annyira közel kering a központi égitesthez, hogy mint már említettük, kötött keringésű, vagyis mindig ugyanazon oldalával néz csillaga felé.

Nappali oldala ehhez mérten roppant forró és fényes, az éjszakai oldal 10-szer halványabb a nappalinál. Korábban a szakértők vízgőzt detektáltak a légkörben, illetve a nappali oldalon részletesen tanulmányozták, hogyan változik a légköri hőmérséklet a magassággal. Az új vizsgálat ennél jóval részletesebb képet ad a planétáról, különösen annak éjszakai oldaláról, de a kutatók a nappali és az éjszakai oldal közti átmeneti zónákat is részleteiben vizsgálták.

Megnézték, hogyan változik légköri rétegenként ezekben az átmeneti régiókban a hőmérséklet, és a víz jelenlétét is nyomon követték, igazolva, hogyan cirkulál a víz a nappali és az éjszakai oldal között. Míg a Földön a víz körforgása párolgásból, felhőképződésből, majd az esőként való lehullásból áll össze, a WASP-121b esetében sokkal intenzívebb folyamatok zajlanak. A nappali oldalon a vízmolekulák atomjaikra esnek szét a 3000 kelvines forróságban. Ezek az atomok aztán a széllel az éjszakai oldalra áramolnak, ahol a hűvösebb környezetben újra vízzé állnak össze, amely aztán ismét a nappali oldalon köt ki. A kutatók modelljei szerint a körforgást működtető szelek 5 km/s-ig terjednek, ami majdnem 18 ezer km/órás sebességet jelent.

A víz ráadásul nem egyedül cirkulál. Az éjszakai oldalon titán, vas és korund (a rubintot és a zafírt alkotó ásvány) anyagú felhőket azonosítottak, amelyek a vízhez hasonlóan átáramolnak a nappali oldalra, ahol fémgázzá alakulnak át. Menet közben olvadt fémből álló esők képződése is elképzelhető a modellek alapján.

A szakértők a Hubble űrtávcső egyik spektrográfjával vizsgálták a légkört. Ezt az exobolygók esetében már többször megtették a megvilágított területeken, most azonban új módszereknek köszönhetően már az éjszakai oldal apró változásait is monitorozni tudták. A légkört két teljes pályaperióduson keresztül figyelték, az elsőt 2018-ban, a másodikat 2019-ben rögzítették.

A nappali oldalon a legforróbb légrétegekben 3500 kelvint, a leghűvösebb, legmélyebb megfigyelhető rétegben pedig 2500 kelvint mértek. Az éjszakai oldalon a mélyebb rétegek a legforróbbak, 1800 kelvinesek, míg a legkülső réteg „csak” 1500 kelvin hőmérsékletű. Ez fordított hőmérsékleti profil eleve nagyon izgalmas kérdéseket vet fel a légkör működésével kapcsolatban.

Ugyanígy nagyon érdekes, hogy a bolygó legforróbb pontja nem a csillaghoz legközelebbi részen van, hanem ahhoz képest el van csúszva. Ennek a szakértők szerint az elképesztően intenzív szelek az okozói, amelyek a fémfelhők és a víz cirkulálásáról is gondoskodnak. A szelek annyira erősek, hogy egy-egy felhő anyagát 20 óra alatt körbeküldik a teljes légkörön.

A kutatócsoportnak máris van időpontja a legújabb űrtávcső, az egyelőre kalibrálás alatt álló James Webb használatára, amellyel a reményeik szerint még sokkal részletesebb megfigyeléseket végezhetnek a bolygó kapcsán.