Οι επιστήμονες πέτυχαν ένα εντυπωσιακό ορόσημο στην αστρονομία: για πρώτη φορά κατάφεραν να δημιουργήσουν έναν τρισδιάστατο χάρτη της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος. Η ανακάλυψη προήλθε από δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) και αφορά τον εξωπλανήτη WASP-18b, έναν γίγαντα αερίων περίπου 400 έτη φωτός μακριά από τη Γη.
Η μελέτη βασίστηκε σε μια τεχνική γνωστή ως eclipse mapping, έναν τρόπο «έμμεσης παρατήρησης» πλανητών που βρίσκονται πολύ κοντά στα άστρα τους και επομένως δεν μπορούν να φωτογραφηθούν απευθείας. Όπως εξηγεί ο Ryan Challener, ερευνητής εξωπλανητών στο Cornell University και συν-συγγραφέας της μελέτης,
Το eclipse mapping μας επιτρέπει να δούμε πλανήτες που διαφορετικά θα χάνονταν μέσα στη λάμψη του άστρου τους. Με το James Webb μπορούμε πλέον να τους μελετάμε με λεπτομέρεια παρόμοια με αυτή που έχουμε για τους γείτονες του Ήλιου μας.
Ο WASP-18b είναι ένα πραγματικό τέρας: έχει δέκα φορές τη μάζα του Δία και χρειάζεται μόλις 23 ώρες για να ολοκληρώσει μία τροχιά γύρω από το άστρο του. Αυτό σημαίνει ότι το «έτος» του διαρκεί όσο μια γήινη μέρα. Ο πλανήτης είναι επίσης παλιρροϊκά κλειδωμένος — όπως η Σελήνη με τη Γη — κάτι που σημαίνει πως η μία πλευρά του βρίσκεται διαρκώς εκτεθειμένη στο άστρο, ενώ η άλλη βυθίζεται σε αιώνιο σκοτάδι.
Αυτή η ακραία συνθήκη δημιουργεί τεράστιες θερμοκρασιακές διαφορές. Χρησιμοποιώντας το James Webb, οι ερευνητές παρατήρησαν τον πλανήτη καθώς περνούσε πίσω από το άστρο του. Καθώς το φως του πλανήτη μειωνόταν σταδιακά, μπόρεσαν να μετρήσουν πώς αλλάζει η φωτεινότητα σε διάφορα μήκη κύματος — μια διαδικασία που αποκαλύπτει τις θερμοκρασίες και τη χημική σύσταση σε διαφορετικά ύψη της ατμόσφαιρας.
Αναζητούμε ανεπαίσθητες μεταβολές σε πολύ μικρά τμήματα της επιφάνειας του πλανήτη, καθώς αυτά εξαφανίζονται και επανεμφανίζονται. Είναι εξαιρετικά δύσκολο, αλλά το Webb μάς δίνει την ευκρίνεια που χρειαζόμασταν.
Προηγούμενες μελέτες είχαν ήδη χαρτογραφήσει τη θερμοκρασία του WASP-18b σε δύο διαστάσεις. Όμως τώρα, χρησιμοποιώντας φως διαφορετικών μηκών κύματος, η ομάδα μπόρεσε να δημιουργήσει ένα τρισδιάστατο μοντέλο. Ορισμένα μήκη κύματος απορροφώνται από το νερό και αποκαλύπτουν τα ανώτερα, «υγρά» στρώματα της ατμόσφαιρας, ενώ άλλα διαπερνούν βαθύτερα, επιτρέποντας στο Webb να «δει» σε διαφορετικά επίπεδα.
Συνδυάζοντας δεκάδες τέτοιες παρατηρήσεις, οι επιστήμονες δημιούργησαν έναν 3D χάρτη της ατμόσφαιρας σε διάφορα βάθη. Το αποτέλεσμα δείχνει πως η φωτεινή πλευρά του πλανήτη χωρίζεται σε δύο σαφείς θερμικές ζώνες: ένα καυτό «hotspot» στο κέντρο — το σημείο που δέχεται απευθείας το φως του άστρου — και μια πιο ψυχρή περιοχή που το περιβάλλει σαν δαχτυλίδι.
Η ανακάλυψη υποδηλώνει ότι οι άνεμοι στην ατμόσφαιρα του WASP-18b δεν επαρκούν για να διασκορπίσουν τη θερμότητα ομοιόμορφα, όπως συμβαίνει π.χ. στον Δία ή στην Αφροδίτη. Στην ουσία, ο πλανήτης ψήνεται στη μία πλευρά και παγώνει στην άλλη.
Το πιο εντυπωσιακό εύρημα ήταν η ανίχνευση μικρότερης ποσότητας νερού στο καυτό κεντρικό σημείο σε σχέση με την υπόλοιπη ατμόσφαιρα. Η εξήγηση είναι όσο εντυπωσιακή ακούγεται: οι θερμοκρασίες είναι τόσο υψηλές που διαλύουν τα μόρια του νερού.
Πιστεύουμε ότι βλέπουμε στην πράξη τη διαδικασία κατά την οποία το νερό αρχίζει να αποσυντίθεται. Η θεωρία το είχε προβλέψει, αλλά είναι συναρπαστικό να το επιβεβαιώνουμε για πρώτη φορά με πραγματικά δεδομένα.
Οι θερμοκρασίες στο hotspot ενδέχεται να φτάνουν τους αρκετές χιλιάδες βαθμούς Κελσίου, αρκετές για να καταστρέψουν σχεδόν κάθε χημική ένωση. Η διαπίστωση αυτή μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργούν οι ατμόσφαιρες σε πλανήτες-γίγαντες που περιστρέφονται κοντά στα άστρα τους.
Η επιτυχία της ομάδας ανοίγει τον δρόμο για παρόμοιες μελέτες σε δεκάδες άλλους εξωπλανήτες. Μελλοντικές παρατηρήσεις του JWST αναμένεται να αυξήσουν ακόμη περισσότερο την ανάλυση του χάρτη του WASP-18b, ίσως αποκαλύπτοντας και σύννεφα ή στρώματα με διαφορετική χημική σύσταση.
Αυτή η τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλούς ακόμα πλανήτες που μπορούμε να παρατηρήσουμε με το James Webb. Για πρώτη φορά μπορούμε να αρχίσουμε να κατανοούμε τους εξωπλανήτες όχι απλώς ως σημεία φωτός, αλλά ως πραγματικούς κόσμους σε τρεις διαστάσεις.
[source]
