De James Webb-ruimtetelescoop voerde een gedetailleerde analyse uit van WASP-39b, waarbij de verschillende atmosferische omstandigheden aan de "ochtend"- en "avond"-zijde van een verre planeet werden onthuld. Dit is een getijde-opgesloten exoplaneet met verschillende atmosferische omstandigheden in de ochtend en avond. In de ochtend is het koeler en in de avond warmer.
Het meten van de atmosfeer van exoplaneten (planeten buiten ons zonnestelsel) met krachtige telescopen is al langer mogelijk. Er wordt echter lang gedacht dat de atmosfeer over de hele planeet hetzelfde is.
De nieuwe analyse, gepubliceerd op 15 juli in het tijdschrift Nature, richt zich op een planeet met een buitengewone atmosfeer en onthult zijn unieke ‘ochtend’- en ‘avond’-kanten. Het onderzoek werd geleid door het Space Telescope Science Institute, waarbij een deel van de analyse werd uitgevoerd door een onderzoeker aan het Imperial College London.
De gigantische planeet, genaamd WASP-39b, heeft een grotere straal dan Jupiter, maar een vergelijkbare massa als Saturnus, en draait om een ster die ongeveer 700 lichtjaar van de aarde verwijderd is. Hij bevindt zich ook heel dicht bij zijn ster, waardoor de dagelijkse maximale oppervlaktetemperatuur boven de 1000 °C (1800 °F) uitkomt. Dit betekent dat het evenveel tijd kost om één ‘dagelijkse’ rotatie te voltooien als om één omloopbaan te voltooien.
Dit betekent ook dat het ‘getijde-vergrendeld’ is: dezelfde kant van de planeet is altijd naar de ster gericht, net zoals dezelfde kant van de maan altijd naar de aarde is gericht. Dit creëert een constante ‘dag’- en een constante ‘nacht’-kant van de planeet, maar cruciaal is dat er ook ‘ochtend’- en ‘avond’-kanten tussen zitten.
Dr. James Kirk van het Departement Natuurkunde van het Imperial College London zei: ‘Zulke planeten bestaan niet in het zonnestelsel, maar de meeste planeten die we hebben waargenomen in een baan om verre sterren bevinden zich relatief dichtbij en hebben korte banen, zoals WASP-39b. Nu hebben we voor het eerst onze theorieën over deze planeten kunnen testen en de schemer- en schemeraspecten van exoplaneten rechtstreeks kunnen meten over een breed scala aan golflengten.’
Néstor Espinoza, een exoplaneetonderzoeker bij het Space Telescope Science Institute en eerste auteur van het onderzoek, merkte op: ‘Deze analyse is ook bijzonder interessant omdat je driedimensionale informatie over de planeet krijgt die voorheen niet beschikbaar was. Omdat we kunnen zien dat de rand ‘s nachts warmer is, wat betekent dat het wat luchtiger is. In theorie is er dus een kleine uitzetting aan het einde van de nachtzijde van de planeet.’
Wetenschappers ontdekken informatie over de atmosfeer van exoplaneten door het licht te meten dat de planeet ontvangt wanneer deze voor zijn ster langs beweegt. In dit proces verandert het licht van de ster terwijl het door de atmosfeer van de planeet wordt gefilterd. Instrumenten aan boord van de James Webb-ruimtetelescoop kunnen deze veranderingen detecteren, waarbij specifieke kenmerken verschillende moleculen in de atmosfeer onthullen.
Deze techniek gaat er echter van uit dat de atmosfeer over het hele aardoppervlak ongeveer hetzelfde is.
Op WASP-39b is de dagzijde die altijd naar de ster is gericht veel heter dan de nachtzijde. Vanwege de manier waarop de planeet draait, wordt aangenomen dat dit enorme temperatuurverschil een sterke wind op de evenaar veroorzaakt die in één richting beweegt. Dit vormt de "Morning Breeze" en de "Evening Breeze". "Ochtendbries" is de koele nachtwind die naar de dagzijde waait, terwijl "avondbries" de hete dagwind is die naar de nachtzijde waait. Uit de gegevens blijkt dat de avondtemperaturen aanzienlijk hoger zijn, met een verzengende 800°C (1500°F), terwijl de ochtendtemperaturen met 600°C (1100°F) relatief koeler zijn.
Wolkenvorming hangt samen met de temperatuur, dus het team verwachtte dat het aantal wolken 's morgens en' s avonds verschillend zou zijn. Ze testten dit met behulp van verschillende methoden voor het analyseren van JWST-gegevens en ontdekten dat er, zoals voorspeld, 's ochtends meer wolken waren dan' s avonds.
Dr. Kirk ontwikkelde een van de analysetechnieken die zich uitsluitend richt op het licht dat door de planeet wordt ontvangen wanneer het begint en eindigt over het oppervlak van de ster. Omdat op deze momenten alleen de randen van de planeet de schijf van de ster 'raken', wordt het licht van de ster alleen door de ochtend- of avondzijde van de atmosfeer gefilterd. De resultaten van de analyse sluiten goed aan bij andere analyses die zijn uitgevoerd door andere leden van het team, waaronder onderzoekers uit de Verenigde Staten en Europa.
Het team hoopt nu hun analyse uit te breiden met gegevens van meer instrumenten op JWST. De telescoop heeft instrumenten aan boord die licht analyseren op verschillende golflengten, van zichtbaar tot infrarood, waardoor meer details over de verschillen in de atmosfeer van WASP-39b worden onthuld.
Dr. Kirk zei: "Nu we de haalbaarheid van deze methode op JWST hebben aangetoond, en de zeer hoge nauwkeurigheid van JWST, opent dit echt een nieuwe manier voor ons om de atmosferische circulatie van exoplaneten te begrijpen en te meten, waarvoor we voorheen grotendeels ongevoelig waren."
Samengesteld uit /ScitechDaily