Nowe obserwacje wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba całkowicie zmieniają wyobrażenia naukowców o tym, jak mogą zachowywać się największe obiekty planetarne we wszechświecie. Międzynarodowy zespół badawczy odkrył, że olbrzymie burze pyłowe na niektórych brązowych karłach powstają w sposób radykalnie odmienny od tych, które doskonale znamy z atmosfery Jowisza.
Brązowe karły to obiekty zbyt masywne, by uznać je za planety, ale zbyt małe, by w ich wnętrzu zachodziła stabilna reakcja syntezy jądrowej napędzająca gwiazdy. Z czasem ochładzają się i zaczynają coraz bardziej przypominać olbrzymie gazowe planety. Część z nich osiąga masy ponad dziesięciokrotnie większe od masy Jowisza — stąd ich potoczne określenie „superjowisze”. Z uwagi na gwałtowne zjawiska pogodowe panujące w ich atmosferach stanowią one doskonałe laboratoria do badania pogody na egzoplanetach.
Dotychczas uważano, że atmosfera brązowych karłów przypomina stabilny układ stref burzowych przypominający ten z Jowisza — czyli ułożonych równoleżnikowo pasm, napędzanych potężnymi prądami strumieniowymi. Najnowsze analizy podważają tę koncepcję. Wykorzystując dane Webba dotyczące zmian jasności w podczerwieni, naukowcy znaleźli dowody na to, że co najmniej jeden superjowisz cechuje się zupełnie odmiennym systemem cyrkulacji.
Zespół skupił się na obiekcie VHS 1256b, brązowym karle (lub superjowiszu) badanym już wcześniej przez teleskop Webba. Wykryte wówczas silne wahania jasności wskazywały na obecność chmur bogatych w pył – drobiny przypominające ziarenka piasku – oraz na intensywne i zmienne zjawiska atmosferyczne. Najnowsze modele stworzone przez naukowców miały na celu odtworzenie tych nieoczekiwanych fluktuacji i zrozumienie mechanizmów, które je napędzają.
Symulacje wykazały, że pogoda na VHS 1256b jest kształtowana nie przez układ pasów, jak na Jowiszu, lecz przez ogromne fale atmosferyczne w rejonie równikowym. Powstają one w wyniku silnego nagrzewania okolic równika i gwałtownych kontrastów temperatur w atmosferze. W konsekwencji burzowe chmury pyłu dynamicznie przemieszczają się w atmosferze planety na gigantyczną skalę.
To zjawisko jest zgodne z mechanizmem znanym jako sprzężenie zwrotne między chmurami a promieniowaniem: chmury pochłaniają ciepło, co zmienia cyrkulację atmosfery, a ta z kolei wpływa na rozmieszczenie samych chmur. Takie procesy prowadzą do obserwowanych w czasie dużych wahań jasności, odzwierciedlających ewolucję i bezustanne przemieszczanie się burz.
Warto tutaj podkreślić, że sama teoria była wcześniej znana, lecz po raz pierwszy została zweryfikowana w oparciu o rzeczywiste dane obserwacyjne. Badacze przyznają jednak, że w atmosferze tych obiektów mogą działać równocześnie także inne mechanizmy, których jeszcze nie uwzględniamy.
Największa różnica między superjowiszami a Jowiszem może wynikać z temperatury. Atmosfera VHS 1256b jest znacznie cieplejsza i reaguje dużo szybciej na promieniowanie, przez co fale atmosferyczne dominują nad formowaniem się wielu stabilnych pasów. Jowisz, chłodniejszy i spokojniejszy, może utrzymywać stałe strefy burzowe i długotrwałe układy wiatrów.
Odkrycia te otwierają nowe możliwości badania fundamentalnych procesów odpowiedzialnych za przepływ energii i powstawanie pogody na planetarnych olbrzymach. Naukowcy oczekują, że w trakcie kolejnych obserwacji Webb dostarczy kolejnych zaskakujących informacji o potężnych krewniakach Jowisza w innych układach planetarnych.
Źródło: Science Advances