Dwa kosmiczne ogony, które zaskoczyły astronomów
Planeta WASP-121b to tzw. ultra-gorący Jowisz. Jej atmosfera jest rozgrzana do ekstremum, a bliskość gwiazdy sprawia, że lekkie pierwiastki, jak hel, uciekają w przestrzeń. Jednak skala tego zjawiska przerosła oczekiwania. Za planetą i przed nią ciągną się dwa ogromne warkocze złożone z helu. Rozciągają się one na odległość ponad stukrotnie większą od średnicy samej planety, co oznacza, iż ich długość przekracza połowę jej drogi orbitalnej. To przestrzenny rozmiar trudny do ogarnięcia, bo trzy razy większy niż dystans dzielący WASP-121b od jej słońca.
Czytaj też: Teleskop Webba rozwikłał zagadkę czerwonych kropek. To nowy typ czarnych dziur
Co ciekawe, oba „ogony” zachowują się inaczej. Ten podążający za planetą jest wypychany przez ciśnienie promieniowania i wiatr gwiazdowy. Drugi, prowadzący, zakrzywia się w kierunku gwiazdy, prawdopodobnie ulegając jej sile grawitacji. Różnice widać także w ich dynamice. Warkocz skierowany ku gwieździe pędzi z zawrotną prędkością około 90 km/s, podczas gdy ten uciekający oddala się znacznie spokojniej, z prędkością zaledwie kilku kilometrów na sekundę. Obserwacje wskazują na wyraźną absorpcję światła przez hel na niemal 60% orbity planety, co stanowi twardy dowód na trwałość i masywność całego procesu.
Byliśmy niezwykle zaskoczeni, widząc, jak długo trwała ucieczka helu. To odkrycie ujawnia złożoność procesów fizycznych, które kształtują atmosfery egzoplanetarne i ich interakcję z otoczeniem gwiazdowym. Dopiero zaczynamy odkrywać prawdziwą złożoność tych światów – wyjaśnia Romain Allart, autor badania
WASP-121b nie jest pierwszą planetą, na której wykryto ślady uciekającej atmosfery. Do tego grona należały już GJ 436 b czy HAT-P-32 b. Żadna z nich nie prezentuje jednak tak rozległej i długotrwałej struktury. Ucieczka materii z WASP-121b tworzy najdłuższe jak dotąd ogony, obejmujące ponad połowę jej ścieżki wokół gwiazdy.
Symulacje nie nadążają za rzeczywistością
Odkrycie postawiło przed naukowacami kolejne wyzwanie. Okazało się, że obecnie stosowane modele komputerowe nie są w stanie w pełni odtworzyć zaobserwowanego, podwójnego układu warkoczy. Problemem jest wyjątkowość samej planety. Na proces utraty atmosfery przez WASP-121b w ogromnym stopniu wpływają siły pływowe jej gwiazdy, co odróżnia ją od innych znanych przypadków. To sprawia, że proste symulacje po prostu „kapitulują”.
To odkrycie wskazuje, że struktura tych przepływów wynika zarówno z grawitacji, jak i wiatrów gwiazdowych, co czyni nową generację symulacji 3D niezbędną do analizy ich fizyki – dodaje Yann Carteret, współautor badania
Czytaj też: Kometa 3I/ATLAS z niewiarygodnie geometrycznymi smugami. Powracają pytania o obcych
Potrzebne są zatem znacznie bardziej zaawansowane, trójwymiarowe modele, które będą w stanie jednocześnie uwzględnić grawitację, ciśnienie promieniowania, wiatry gwiazdowe i oddziaływania pływowe. Istniejące symulacje dają jedynie jakościową zgodę z obserwacjami, ale nie oddają pełnej złożoności zjawiska. Widać więc, jak daleko mamy do pełnego zrozumienia dynamiki atmosfer egzoplanet, nawet tych tak intensywnie badanych. Ale odkrycie w wykonaniu JWST to nie tylko spektakularny widok. Ma ono konkretne implikacje dla naszej wiedzy o ewolucji planet krążących blisko swoich gwiazd. Ciągła, masywna utrata atmosfery może być kluczowym mechanizmem, który z gorącego Jowisza z czasem tworzy skalistą super-Ziemię lub nawet samotne jądro planety. WASP-121b, tracąc materię w takim tempie, prawdopodobnie nigdy nie wyglądała tak jak dziś i będzie się radykalnie zmieniać.