שאלות על עולמות אחרים לעולם לא נפסקות, והפעם, התשובה מגיעה בצורה של מפת הטמפרטורה התלת-ממדית הראשונה מכוכב לכת שאינו שייך לשכונה הסולארית. הגיבור הוא WASP-18b, ענק גז שמשלים מסלול סביב כוכבו בכ-23 שעות.
העבודה, שנכתבה על ידי צוות בינלאומי ופורסמה ב טבע אסטרונומיה, משתמש בנתונים מ טלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי לשחזר כיצד החום משתנה על כוכב לכת זה בכיוונים שונים ובעומקים שונים, הודות לטכניקת תצפית המכונה מיפוי ליקוי חמה.
הם גילו את המפה התרמית התלת-ממדית הראשונה של כוכב לכת חיצוני
המחקר, בראשות ריאן סי. צ'לנג'ר בהשתתפות מייגן ויינר מנספילדזה מדגים שצפייה בירידה בבהירות כאשר כוכב לכת חולף מאחורי כוכבו מאפשרת לנו לחלץ דפוסים של פליטה תרמית. ניואנסים אלה של אור הם המפתח להסקה אילו אזורים זוהרים יותר או פחות ומתי הם עושים את זה?
על ידי ניתוח ריקוד הזוהר הזה באמצעות מודלים פיזיקליים וספקטרום אינפרא אדום, מדענים הצליחו לשחזר לא רק הבדלים בין מזרח למערב, אלא גם וריאציות עם גובה ורוחב. התוצאה היא, בפועל, מיפוי תלת-ממדי של האטמוספירה של WASP-18b ללא צורך לשלוח גשושית.
כדור הארץ נעול על ידי גאות ושפל - כאשר חצי כדור אחד באור יום והשני בלילה - מה שמקל על זיהוי דפוס תרמי מוגדר היטב במהלך המעבר והליקוי. תצורה קיצונית זו הייתה קריטית להשגת הרזולוציה הנדרשת על המפה.
כיצד נוצרה המפה התלת-ממדית של האטמוספירה של WASP-18b
הצוות שילב תצפיות של ווב בכמה אורכי גל אינפרא אדוםכל רצועה רגישה לעומקים שונים של האטמוספירה. לכן, רצועות שונות מאפשרות לנו "לראות" בגבהים שונים ולבנות נפח תרמי תלת-ממדי.
עם מידע זה, וסנכרונו עם שלבי המעבר והליקוי המשני, סוג של סורק תרמי גלובלי אשר חושפת כיצד חום מתפזר בזמן אמת. הגישה, המבוססת על ספקטרוסקופיה מדויקת, מנצלת את השונות העדינה ביותר בבהירות הנגרמת על ידי כוכב הלכת.
הטכניקה גם מראה את הפוטנציאל שלה לחקר לא רק ענקי גז, אלא גם עולמות אחרים. קטן וסלעי יותר כאשר הרגישות מאפשרת זאת, ולהשוות עם מחקרים של אטמוספרות כמו זו של נפטון.
עולם לוהט: טמפרטורות קיצוניות וגשם לסירוגין
WASP-18b הוא יופיטר חם במיוחד כ-400 שנות אור מכדור הארץ, עם מסה כמעט פי עשרה מזו של צדק. בחצי הכדור המואר שטוף השמש שלו, קרינת הכוכבים כה עזה עד שהטמפרטורות נעות סביב 2.700 ° C, סביבה שבה אדי מים מתפרקים למרכיביהם.
חוקרים מזהים רחוק מהליבה החמה ביותר עקבות של אדי מים באזורים ממוזגים יותר, זהו סימן לכך שהכימיה האטמוספרית משתנה כל הזמן ותלויה באיזון בין חימום הכוכבים לדינמיקת הרוח.
המפה מגלה א נקודה חמה בצד היום נראה אזור כמעט עגול, שבו פיזור החום על ידי רוחות אינו מסוגל למתן את הפרשי הטמפרטורה. סביב אזור זה, טבעת קרירה יותר מופיעה ליד הקצוות, עם רמות גבוהות יותר של אדי מים מאשר בליבת המוקד התרמי.
האישור של אזורים שונים מבחינה ספקטרוסקופית - בטמפרטורה, וכנראה גם בהרכב - מראה עד כמה אטמוספרה אקסופלנטרית היא מערכת דינמי ומרובד, עם תהליכים שמתחזקים או מעוכבים בהתאם לעומק ולקו הרוחב.
מה המשמעות של זה לחקר אטמוספרות של עולמות אחרים?
היכולת למפות בתלת-ממד מאפשרת מחקר על אופן הובלת החומר. כוח מצד היום לצד הלילה, אילו מולקולות שורדות בכל שכבה וכיצד זרמים מגיבים לגרדיאנטים תרמיים. זה כבר לא רק עניין של גילוי מים, אלא של הבנה. איפה הוא קיים ומדוע הוא מופיע או נעלם.
לדברי ויינר מנספילד, מחבר שותף למחקר, ניתן ליישם את השיטה על כוכבי לכת קטנים יותר לאחר שייאספו מספיק נתונים באמצעות Webb. זה יקרב אותם למטרה של אפיון... אטמוספרות מורכבות בעולמות סלעיים, זהו צעד מקדים חיוני להערכת יכולת המגורים הפוטנציאלית שלהם.
המחברים מציעים כי עם תצפיות נוספות מ-JWST, ה- רזולוציה מרחבית מהמפה הראשונה הזו, ולהרחיב את הגישה לענקים חמים במיוחד אחרים, שמאתיים מהם כבר ידועים בשביל החלב.
השלבים הבאים: שיפור הטכניקה והרחבת הקטלוג
האסטרטגיה כעת כוללת חיזוק כיסוי האינפרא אדום, הוספת ליקויי חמה נמדדים יותר, והצלבת הנתונים עם מודלים אטמוספריים מעודנים יותר. צפוי שזה יגדיר טוב יותר את פרופיל תרמי אנכי והתפלגות המולקולות בלחצים שונים.
WASP-18b, בשל תנאיו הקיצוניים, פועל כ... מעבדה טבעית כדי לבחון את הפיזיקה של אטמוספרות הנתונות לקרינה עזה. כל מעבר חדש של הטלסקופ מוסיף חלקים לפאזל של האופן שבו ענקים גזיים אלה מתחממים, מתקררים ומתערבבים.
בעזרת טכניקות כמו מיפוי ליקויים וספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה, האסטרונומיה עוברת מגילוי כוכבי לכת חיצוניים ל... למפות אותםלמרות שהם נמצאים במרחק מאות שנות אור, ניתן לקרוא את האקלים שלהם בשכבות, כאילו חללית מקיפה אותם.
אבן דרך זו מסמנת את תחילתה של שלב חדש שבו, בעזרת סבלנות ונתונים נוספים, נוכל לתאר את המצב ביתר פירוט. המבנה התרמי של אטמוספרות אקסופלנטריות, כדי לחקור את הכימיה שלהן ולהבין כיצד זרימות אנרגיה מאורגנות בעולמות שאולי לעולם לא נראה מקרוב.