Zaskakujące odkrycie prowokuje nowe pytania o fizykę atmosfer gazowych olbrzymów

Wizja artystyczna przedstawiająca gazową egzoplanetę CoRoT-2b z zachodnią gorącą plamą. Źródło: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC)

Najgorętsze miejsce na gazowym olbrzymie krążącym wokół odległej gwiazdy nie znajduje się tam gdzie oczekiwali go astrofizycy – to odkrycie stanowi wyzwanie dla wiedzy naukowców o wielu planetach tego typu odkrywanych w innych układach planetarnych.

W przeciwieństwie do Jowisza, tak zwane gorące jowisze krążą zdumiewająco blisko swoich gwiazd macierzystych – na tyle blisko, że zazwyczaj wystarczy im mniej niż trzy dni, aby okrążyć całą gwiazdę. Co więcej, zazwyczaj planety takie skierowane są jedną i tą samą stroną w kierunku swojej gwiazdy, podczas gdy druga półkula spowita jest wiecznymi ciemnościami.

Nic więc dziwnego, że tak zwana dzienna strona takiej planety jest znacząco gorętsza od strony nocnej, a najgorętszy punkt na planecie okazuje się być miejscem najbliższym gwieździe. Astrofizycy tworzą teorię i obserwują, że owe planety także charakteryzują się silnymi wiatrami wiejącymi na wschód w pobliżu równika, przez co czasami gorąca plama na powierzchni planety przesunięta jest nieco na wschód.

W tajemniczym przypadku egzoplanety CoRoT-2b gorąca plama zdaje się być przesunięta w przeciwnym kierunku czyli na zachód od centrum. Zespół badawczy kierowany przez astronomów z McGill Space Institute (MSI) oraz Institute for research on exoplanets (iREx) w Montrealu odkrył to za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzer. Odkrycie ogłoszono 22 stycznia w periodyku Nature Astronomy.

 

„Wcześniej badaliśmy dziewięć innych gorących jowiszów – gazowych planet krążących super blisko swoich gwiazd macierzystych –  mówi Nicholas Cowan, astronom w McGill oraz współautor badania i badacz w MSI i iREx. „Jednak teraz natura wypuściła nam podkręconą piłkę. Na tej konkretnej planecie wiatry wieją w niewłaściwą stronę. Zważając na fakt, że zazwyczaj to wyjątki potwierdzają regułę, mamy nadzieję, że badając tę planetę dowiemy się znacznie więcej o gorących jowiszach”.

CoRoT-2b, odkryta dziesięć lat temu za pomocą francuskiego obserwatorium kosmicznego, znajduje się 930 lat świetlnych od Ziemi. Podczas gdy wiele innych gorących jowiszów odkryto w ostatnich latach, to CoRoT-2b  bezustannie intryguje naukowców z uwagi na dwa fakty: jej ogromne rozmiary i zaskakujące widmo emisyjne pochodzące z jej powierzchni.

„Obydwa te czynniki wskazują na jakieś nietypowe procesy zachodzące w atmosferze tego gorącego jowisza” mówi Lisa Dang, doktorantka na McGill oraz główna autorka artykułu opisującego odkrycie. Wykorzystując kamerę Infrared Array Camera zainstalowaną na Spitzerze  do obserwowania planety podczas jej orbity wokół gwiazdy macierzystej, badacze byli w stanie stworzyć mapę jasności powierzchni planety odkrywając przy tym jej gorącą plamę na zachodzie od centrum.

Badacze przedstawiają także trzy możliwe wyjaśnienia nieoczekiwanego odkrycia – każde z nich prowokuje nowe pytania:

  • planeta może rotować na tyle wolno, że jeden obrót wokół własnej osi zajmuje więcej czasu niż jedna orbita wokół gwiazdy; to może prowadzić do powstania wiatrów wiejących ku zachodowi a nie ku wschodowi – aczkolwiek to podważałoby teorie o oddziaływaniach grawitacyjnych gwiazda-planeta na tak ciasnych orbitach.
  • atmosfera planety może oddziaływać z polem magnetycznym planety zmieniając układ wiatrów nad jej powierzchnią, to może być okazja do rzadkich badań pola magnetycznego egzoplanety.
  • Ogromne chmury pokrywające wschodnią stronę planety mogą sprawiać, że wydaje się ona ciemniejsza, niż gdyby ich nie było – ale to podważałoby obecne modele cyrkulacji atmosfer na takich planetach.

„Będziemy potrzebowali lepszych danych, aby rzucić nowe światło na te pytania” mówi Dang. „Na szczęście Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start planowany jest na przyszły rok, powinien być w stanie sobie z tym poradzić. Wyposażony w lustro 100 razy mocniejsze od Spitzera, JWST powinien dostarczyć nam wyjątkowo doskonałych danych”.

Źródło: Uniwersytet McGill