Wyobraź sobie świat większy od Jowisza, ale mniejszy od gwiazdy – miejsce, które istnieje na mglistej granicy między planetą a niebiańskim kotłem. To region brązowych karłów – obiektów, których tajemnicza natura od dawna fascynuje astronomów. Teraz, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST), naukowcom udało się uchwycić niesamowite szczegóły wzorców meteorologicznych na tak ciekawym świecie: SIMP 0136, „wędrująca” planeta bez gwiazdy znajdująca się w konstelacji Ryb, około 20 lat świetlnych od Ziemi.
SIMP 0136 nie jest zwykłym wędrowcem. Mając trzynastokrotną masę Jowisza, jest zbyt duża, aby jako gwiazda wspierać stabilną syntezę jądrową, ale brakuje jej bliskiej odległości od swojej gwiazdy macierzystej, która definiuje prawdziwą planetę. Ten kosmiczny pośrednik prawdopodobnie uformował się jako miniaturowa gwiazda miliardy lat temu, ale następnie ostygł i przyćmił. Jego izolacja od światła gwiazd czyni go bezprecedensowym laboratorium do badania atmosfer gazowych olbrzymów bez bolesnej ingerencji gwiazd.
Patrząc przez obce chmury
Korzystając z kamery NIRISS (kamery na podczerwień i spektrometru) opracowanej przez kanadyjskich naukowców będących częścią JWST, zespół badawczy obserwował SIMP 0136 podczas pełnego obrotu – w zaledwie 2,4 godziny. Wielokrotnie analizując zmiany jasności obiektu w różnych długościach fal podczerwieni, odkryli trzy wyraźnie widoczne warstwy atmosfery ukrywające planetę. Każda warstwa zawiera chmury różnych materiałów, takich jak forsteryt (minerał występujący powszechnie w skałach) i żelazo, każdy o innej temperaturze i składzie chemicznym.
„Wystawiamy hipotezę, że jest to świat pokryty małymi plamami heterogenicznych chmur – być może niektóre zbudowane są z gorętszych skał, inne chłodniejsze i wszystkie wirują w różnym składzie” – wyjaśnia Roman Akhmetshin, główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie Astrophysical Journal i student studiów magisterskich na Uniwersytecie McGill.
Najbardziej zaskakujące odkrycie? Istnieją dowody na asymetrię między półkulą północną i południową. Oznacza to, że przyszłe próby mapowania tych obcych atmosfer będą musiały wykraczać poza proste mapy dwuwymiarowe i uwzględniać zarówno długość, jak i szerokość geograficzną.
Ujawniono chaotyczną atmosferę
Dodając kolejny poziom złożoności, badacze odkryli, że żaden pojedynczy model atmosfery nie jest w stanie dokładnie odtworzyć danych uzyskanych z SIMP 0136. Dopiero kombinacja kilku modeli uchwyciła jego złożoną dynamikę. Wskazuje to całkiem wyraźnie, że brązowe karły, takie jak SIMP 0136, charakteryzują się burzliwymi i stale zmieniającymi się wzorcami meteorologicznymi – podobnymi do pasm Jowisza, ale w wzmocnionej wersji – składającymi się z szybko rotujących chmur, nieprzewidywalnych temperatur i szybkich zmian w atmosferze.
Okno na wszechświat odległych światów
To przełomowe badanie JWST otwiera nowy rozdział w badaniach egzoplanet – planet poza naszym Układem Słonecznym. Zrozumienie chaotycznych atmosfer tych odległych światów mogłoby pomóc w udoskonaleniu naszej interpretacji sygnałów z bardziej odległych egzoplanet, których wzorce meteorologiczne mogą zawierać wskazówki na temat ich potencjalnego zamieszkania. W miarę jak JWST kontynuuje badania ciał niebieskich, naukowcy z niecierpliwością czekają na jeszcze bogatsze dane, które pozwolą im mapować nie tylko temperatury i chmury, ale także przepływy wiatrów i cykle chemiczne w tych obcych światach. Podróż w ukryte zakątki kosmosu zapowiada się wypełniona odkryciami na temat niesamowitej różnorodności atmosfer planet we wszechświecie.
