Νέα στοιχεία για τη γένεση και την εξέλιξη του εξωπλανήτη WASP-121b αποκάλυψαν πρόσφατες παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST), ρίχνοντας φως στη χημική του σύσταση και στους μηχανισμούς που επηρεάζουν την ατμόσφαιρά του. Μέσω της ανίχνευσης μορίων-κλειδιών, όπως υδρατμοί, μονοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του πυριτίου και μεθάνιο, μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τους Thomas Evans-Soma και Cyril Gapp κατάφερε να ανασυνθέσει το χημικό «αποτύπωμα» του πλανήτη και να προτείνει ένα πιθανό σενάριο για την προέλευσή του.
Ο WASP-121b είναι ένας υπερθερμός γίγαντας που περιφέρεται σε εξαιρετικά μικρή απόσταση από το άστρο του, ολοκληρώνοντας μία τροχιά σε μόλις 30,5 ώρες. Η πλευρά που βλέπει μόνιμα το άστρο αγγίζει θερμοκρασίες άνω των 3.000°C, ενώ η «αιώνια νύχτα» στην απέναντι πλευρά πέφτει στους 1.500°C. Παρά τις αντίξοες αυτές συνθήκες, η ατμόσφαιρα του πλανήτη αποδείχθηκε εξαιρετικά ενδιαφέρουσα και περίπλοκη.
Η παρουσία μονοξειδίου του πυριτίου υποδηλώνει ότι ανθεκτικά υλικά, συνήθως σε στερεά μορφή, είναι σε αέρια κατάσταση στην ατμόσφαιρα λόγω των υψηλών θερμοκρασιών. Η ανάλυση των σχετικών στοιχείων έδειξε ότι ο πλανήτης σχηματίστηκε σε μια περιοχή του αρχέγονου δίσκου αερίων και σκόνης που περιβάλλει το άστρο του, η οποία ήταν αρκετά ψυχρή ώστε να διατηρεί το νερό σε παγωμένη μορφή, αλλά και αρκετά θερμή ώστε το μεθάνιο να εξατμίζεται. Μια τέτοια ζώνη στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα αντιστοιχεί περίπου στις αποστάσεις μεταξύ Δία και Ουρανού.
Αυτό σημαίνει ότι ο WASP-121b μάλλον σχηματίστηκε μακριά από το άστρο του και μετακινήθηκε στη σημερινή τροχιά του με την πάροδο του χρόνου, μια εντυπωσιακή μετακίνηση από τα ψυχρά εξωτερικά τμήματα προς το θερμό εσωτερικό του πλανητικού συστήματος.
Η παρουσία πυριτίου, μέσω αερίου SiO, υποδηλώνει ότι ο πλανήτης απέκτησε αργότερα υλικά από βραχώδη σώματα όπως πλανητοειδείς, τα οποία σχηματίστηκαν μετά τη συγκέντρωση του κύριου αέριου περιβλήματός του. Ο εμπλουτισμός αυτός συντελείται με καθυστέρηση, αποκαλύπτοντας τη χρονική σειρά των διεργασιών σχηματισμού.
Ο ασυνήθιστα υψηλός λόγος άνθρακα προς οξυγόνο στην ατμόσφαιρα του WASP-121b αποτελεί ακόμη ένα κρίσιμο στοιχείο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην εξάτμιση «ανθρακούχων» παγοσωματιδίων σε περιοχές που οι «οξυγονούχες» ενώσεις όπως το νερό παρέμειναν παγωμένες, στερώντας έτσι την ατμόσφαιρα από οξυγόνο και εμπλουτίζοντάς την σε άνθρακα.
Ακόμη πιο εντυπωσιακή ήταν η ανακάλυψη μεθανίου στη νυχτερινή πλευρά του πλανήτη. Με δεδομένο ότι οι υψηλές θερμοκρασίες καθιστούν το μεθάνιο ασταθές στην ηλιόλουστη πλευρά, και ότι τα υπάρχοντα μοντέλα δείχνουν πως τα αέρια κυκλοφορούν γρήγορα μεταξύ των ημισφαιρίων, η παρουσία μεθανίου ακόμη και στη νύχτα θεωρούνταν απίθανη. Ωστόσο, οι παρατηρήσεις διαψεύδουν τα μοντέλα. Οι επιστήμονες θεωρούν πως ισχυρές κατακόρυφες ροές ανεβάζουν μεθάνιο από βαθύτερα, ψυχρότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, υποδεικνύοντας δυναμικές διεργασίες που δεν είχαν προβλεφθεί.
Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με το φασματογράφο NIRSpec του JWST, παρακολουθώντας τον πλανήτη καθ’ όλη τη διάρκεια της τροχιάς του γύρω από το άστρο. Η μεταβαλλόμενη θερμική εκπομπή επέτρεψε στους επιστήμονες να χαρτογραφήσουν τις συνθήκες τόσο στην ημέρα όσο και στη νύχτα του πλανήτη. Ειδικά κατά τη διέλευση του WASP-121b μπροστά από το άστρο του, το φως που διέρχεται από την ατμόσφαιρα άφησε χημικά «αποτυπώματα», επιβεβαιώνοντας την παρουσία μονοξειδίου του πυριτίου, μονοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών.
Ωστόσο, το μεθάνιο απουσίαζε από τη μεταβατική ζώνη μεταξύ ημέρας και νύχτας, ένα εύρημα που ενισχύει την ιδέα της τοπικής, έντονης κατακόρυφης ανάμειξης και ανοίγει τον δρόμο για νέα, πιο σύνθετα μοντέλα στην ατμοσφαιρική φυσική των εξωπλανητών.
[via]
