Οι αστρονόμοι διαπέρασαν την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη, χαρτογραφώντας την τρισδιάστατη δομή του για πρώτη φορά. Συνδυάζοντας και τις τέσσερις τηλεσκοπικές μονάδες του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκοπίου (Very Large Telescope) του ESO, εντόπισαν ισχυρούς ανέμους που μεταφέρουν χημικά στοιχεία όπως σίδηρο και τιτάνιο, δημιουργώντας περίπλοκα μετεωρολογικά μοτίβα σε όλη την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Η ανακάλυψη ανοίγει τον δρόμο για λεπτομερείς μελέτες της χημικής σύνθεσης και της μετεωρολογίας άλλων εξωγήινων κόσμων.
«Η συμπεριφορά της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη μας προβληματίζει, μοιάζει να είναι βγαλμένη από την επιστημονική φαντασία», δηλώνει η Τζούλια Βικτόρια Σέιντελ, ερευνήτρια στο Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO) στη Χιλή και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature.
Ο εξωπλανήτης WASP-121b, γνωστός και ως Τύλος, βρίσκεται σε απόσταση 900 ετών φωτός στον αστερισμό της Πρύμνης. Πρόκειται για έναν υπέρθερμο Δία, έναν γιγάντιο πλανήτη τόσο κοντά στο άστρο του, που ένα έτος του διαρκεί περίπου 30 γήινες ώρες. Επιπλέον η μια πλευρά του πλανήτη είναι καυτή, καθώς είναι πάντα στραμμένη προς το αστέρι, ενώ η άλλη είναι πιο δροσερή.
Οι αστρονόμοι ερεύνησαν βαθιά μέσα στην ατμόσφαιρα του Τύλου και παρατήρησαν ανέμους σε ξεχωριστά στρώματα, σχηματίζοντας έναν τρισδιάστατο χάρτη της δομής της ατμόσφαιρας, κάτι που επιτυγχάνεται για πρώτη φορά.
«Αυτό που βρήκαμε ήταν εκπληκτικό: ένας αεροχείμαρρος περιστρέφει υλικό γύρω από τον ισημερινό του πλανήτη, ενώ μια ξεχωριστή ροή σε χαμηλότερα επίπεδα της ατμόσφαιρας μετακινεί αέρια από την καυτή πλευρά προς την ψυχρότερη, κάτι που δεν παρατηρήθηκε ποτέ σε κανέναν πλανήτη», λέει η Seidel, η οποία είναι επίσης ερευνήτρια στο εργαστήριο Lagrange, στο Observatoire de la Côte d’Azur, στη Γαλλία. Ο αεροχείμαρρος εκτείνεται στον μισό πλανήτη, αυξάνει ταχύτητα και διαταράσσει βίαια την ατμόσφαιρα σε μεγάλα ύψη, καθώς διασχίζει την καυτή πλευρά του Τύλου. «Ακόμη και οι ισχυρότεροι τυφώνες στο Ηλιακό μας Σύστημα φαίνονται ήρεμοι σε σύγκριση», προσθέτει.
Για να αποκαλύψει την τρισδιάστατη δομή της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη, η ομάδα χρησιμοποίησε τον φασματογράφο ESPRESSO του VLT, συνδυάζοντας το φως των τεσσάρων μεγάλων τηλεσκοπίων, αποκαλύπτοντας έτσι πολύ αμυδρές λεπτομέρειες. Παρατηρώντας τον πλανήτη για μία πλήρη διέλευση μπροστά από το άστρο του, ο ESPRESSO μπόρεσε να ανιχνεύσει ενδείξεις πολλαπλών χημικών στοιχείων, διερευνώντας διαφορετικά στρώματα της ατμόσφαιρας.
«Το VLT μας έδωσε τη δυνατότητα να διερευνήσουμε τρία διαφορετικά στρώματα της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη μονομιάς», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Leonardo A. dos Santos, βοηθός αστρονόμου στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη των Ηνωμένων Πολιτειών. Η ομάδα παρακολούθησε τις κινήσεις του σιδήρου, του νατρίου και του υδρογόνου, που τους επέτρεψε να χαρτογραφήσουν τους ανέμους στα χαμηλά, μεσαία και υψηλά στρώματα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, αντίστοιχα. «Είναι το είδος της παρατήρησης που είναι πολύ δύσκολο να γίνει με τα διαστημικά τηλεσκόπια, υπογραμμίζοντας τη σημασία των επίγειων παρατηρήσεων εξωπλανητών», προσθέτει.
Επιπλέον οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν την παρουσία τιτανίου ακριβώς κάτω από τον αεροχείμαρρο, όπως δημοσιεύθηκε σε μια συνοδευτική μελέτη στο Astronomy and Astrophysics, κάτι που αποτελεί ακόμη μια έκπληξη, καθώς προηγούμενες παρατηρήσεις του πλανήτη είχαν δείξει ότι αυτό το στοιχείο απουσίαζε, πιθανώς επειδή είναι κρυμμένο βαθιά στην ατμόσφαιρα.
«Είναι πραγματικά συγκλονιστικό το γεγονός ότι μπορούμε να μελετήσουμε λεπτομέρειες, όπως τη χημική σύνθεση και τα καιρικά μοτίβα ενός πλανήτη σε τόσο μεγάλη απόσταση», λέει η Bibiana Prinoth, διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Lund, η οποία ηγήθηκε της συνοδευτικής μελέτης και είναι συν-συγγραφέας της εργασίας στο Nature.
Ωστόσο, για να αποκαλυφθεί η ατμόσφαιρα μικρότερων πλανητών που μοιάζουν με τη Γη, θα χρειαστούν μεγαλύτερα τηλεσκόπια, όπως το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO (ELT), το οποίο βρίσκεται υπό κατασκευή στην έρημο Ατακάμα της Χιλής. «Το ELT θα αλλάξει το παιχνίδι για τη μελέτη της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών», λέει ο Prinoth. «Αυτή η εμπειρία με κάνει να νιώθω ότι βρισκόμαστε στα πρόθυρα να αποκαλύψουμε απίστευτα πράγματα που μόνο να τα ονειρευόμαστε μπορούμε τώρα».