Na noćnoj strani egzoplaneta Astrolábos uvijek je mračno i olujno.
Tamo, u trajnoj sjeni okrenutoj od svoje zvijezde domaćina WASP-43, nebo plinovitog diva poznatog i kao WASP-43b prepuno je oblaka koji padaju, ali to nije sve.
Egzoplanet je tako blizu zvijezde da njegova temperatura, čak i noću, prži od topline koja isparava stijene – što znači da su ti oblaci vjerovatno sastavljeni od minerala.
"S novom moći promatranja JWST-a, WASP-43b je predstavljen u detaljima bez presedana", kaže astronom Laura Kreidberg s Instituta Max Planck za astronomiju (MPIA) u Njemačkoj.
"Vidimo složen, negostoljubiv svijet, s bijesnim vjetrovima, ogromnim promjenama temperature i mrljastim oblacima koji su vjerovatno napravljeni od kapljica kamenja. WASP-43b je podsjetnik na širok raspon klimatskih uvjeta koji su mogući na egzoplanetima i mnoge načine na koje je Zemlja posebna."
Astrolábos je otkriven 2011. godine i u to je vrijeme bio najbliži ikada otkriveni egzoplanet "vrućeg Jupitera" u orbiti, svijet veličine i mase poput Jupitera, ali s orbitalnim periodom od samo 19,2 sata.
Ovi vrući Jupiteri su svojevrsna zagonetka: prema našem razumijevanju formiranja planeta, oni su preblizu svojim zvijezdama da bi se formirali u tom položaju budući da bi radijacija i vjetrovi sa zvijezda spriječili sve pokušaje da se to desi. To sugerira da su se formirali na većoj udaljenosti i nekako se pomaknuli spiralno prema unutra.
Sada smo pronašli dovoljno vrućih Jupitera da sugeriramo da ovaj proces ne mora biti neuobičajen. Njihova svojstva čine ih izvrsnim laboratorijima za proučavanje izvanzemaljskih planetarnih sistma. Mnogi od njih prolaze kroz svoje zvijezde domaćine – to jest, prolaze između nas i zvijezde na svojoj orbitalnoj putanji. A kratke orbite znače da to rade često.
To znači da možemo istražiti njihovu atmosferu. Kada vrući Jupiter prođe između nas i zvijezde, dio svjetlosti zvijezde putuje kroz atmosferu egzoplaneta, gdje neke valne dužine apsorbiraju ili pojačavaju atomi i molekule. Naučnici mogu promatrati spektar svjetlosti kako bi vidjeli koje su valne duljine jače ili slabije i utvrdili koji su elementi prisutni koji mijenjaju svjetlost.
Promjene u tome koliko je sjajna svjetlost zvijezde i kako se ona mijenja u elektromagnetskom spektru također mogu otkriti koliko svjetlosti emitira egzoplanet, nakon što se oduzme reflektirana svjetlost zvijezde, da bi se otkrilo koliko topline taj egzoplanet ispušta.
Signali su ipak vrlo, vrlo mali, i tu kratka orbitalna razdoblja mogu biti korisna: signali se mogu pojačati slaganjem podataka višestrukih tranzita ili se cijeli orbitalni period može promatrati jednim potezom.
Ova vrsta analize prethodno je provedena za Astrolábos korištenjem Hubbleovih podataka; astronomi su u to vrijeme pronašli dokaz vodene pare u atmosferi egzoplaneta. Sada je snažniji svemirski teleskop James Webb prošao i znamo puno više o tome što čini atmosferu Astrolábosa.
Koristeći srednje infracrvena JWST promatranja, naučnici su uspjeli izmjeriti temperaturu egzoplaneta. Budući da je tako blizu svoje zvijezde, Astrolábos je ono što nazivamo 'plimno zaključan': jedna strana je stalno okrenuta prema zvijezdi, gori na dnevnom svjetlu, a druga je u stalnoj noći. Između dviju hemisfera postoji strm gradijent temperature. Dnevna strana gori na 1250 stepni Celzija, dok je noćna strana niža od polovine te temperature, na 600 stepeni Celzijusa.
Ovo je mnogo strmiji gradijent nego što bi se očekivalo za čistu atmosferu bez oblaka. Računalno modeliranje je to potvrdilo: relativno hladnija noćna strana Astrolábosa vjerovatno ima oblake visoko u atmosferi, blokirajući veći dio infracrvenog zračenja koje dolazi odozdo. Nasuprot tome, dnevna strana je bez oblaka; prevruće da bi se stvorili oblaci.
Podaci JWST-a također su dali bolji uvid u sastav atmosfere egzoplaneta. Potvrđeno je prisustvo vode; ali i potraga za metanom nije dala ništa, što je bilo iznenađenje. Očekuje se da će se metan formirati na noćnoj strani vrućih Jupitera uslijed reakcija koje uključuju ugljikov monoksid i vodik.
Nedostatak metana na Astrolábosu vjerovatno ima veze s njegovim temperaturnim gradijentom, koji bi generirao snažne vjetrove do 9000 kilometara na sat. To bi izbacilo sve što je potrebno za stvaranje metana preko noćne strane tako brzo da se molekula doslovno ne bi imala vremena formirati.
"Ako vjetrovi premještaju plin s dnevne na noćnu stranu i natrag dovoljno brzo", objašnjava astronom Joanna Barstow s Otvorenog univerziteta u Velikoj Britaniji, "nema dovoljno vremena da očekivane hemijske reakcije proizvedu mjerljive količine metana na noćna strana."
Ovo sugerira da je atmosfera Astrolábosa hemijski dosljedna u cijelosti, zaključak koji se nije mogao izvući iz prethodnih mjerenja. Ali iznenađenja koja su istraživači pronašli u toj atmosferi također sugeriraju da moramo biti oprezni u stvaranju pretpostavki o tome što bi egzoplanete mogle raditi.
Buduća bi istraživanja, kažu, trebala pokušati istražiti šire učinke asimetričnog zagrijavanja na ekstremne, vanzemaljske svjetove.
