W konstelacji Ryb gorący Jowisz znajduje się 640 lat świetlnych od Ziemi.
Gazowy gigant WASP-76b okrąża swoją gwiazdę po zawrotnej orbicie trwającej zaledwie 1,8 dnia i przy temperaturach przekraczających 2400 stopni Celsjusza – wystarczająco gorących, aby odparować żelazo.
Ale kiedy dzień zamienia się w noc, temperatura spada na tyle szybko, że para żelaza ponownie skrapla się w palącą ciecz, która następnie wpływa do wnętrza planety.
„Można powiedzieć, że wieczorem na tej planecie pada deszcz żelaza” – powiedział astrofizyk David Ehrenreich z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii.
Planeta WASP-76b, która została ogłoszona w 2016 roku, jest rodzajem planety znanym jako gorący Jowisz. Jest nieco mniejsza niż masa Jowisza, ale bardziej spuchnięta i „puszysta”, około 1,8 razy większa od Jowisza.
Znajduje się 5 milionów kilometrów od swojej gwiazdy, która jest większa i gorętsza niż nasze Słońce – 1,5 razy masa Słońca, 1,8 razy cieplejsza, a jej temperatura wynosi około 6055 stopni (Słońce ma 5504 stopni Celsjusza).
Tak więc planeta jest nie tylko narażona na palące promieniowanie, tysiące razy wyższe niż promieniowanie Ziemi ze Słońca, ale także związane z pływami. Dzieje się tak, gdy jedna strona orbitującego ciała jest zawsze zwrócona w stronę obiektu, wokół którego się obraca – na przykład Księżyc jest pływowo przywiązany do Ziemi.
W przypadku WASP-76b oznacza to, że jedna strona jest w wieczny dzień, a druga w wieczną noc, ze znaczną różnicą temperatur między nimi. Po stronie dziennej 2400 stopni Celsjusza, a po stronie nocnej około 1500 stopni Celsjusza.
Nie jest to najgorętsza egzoplaneta, jaką kiedykolwiek odkryto – ta korona jest noszona przez KELT-9b, egzoplanetę tak gorącą, że dosłownie wyparowuje – ale ma zdecydowanie większą skalę.
Symulacje sugerują, że na planetach takich jak WASP-76b ekstremalne różnice temperatur między dwiema stronami powinny powodować silne wiatry. To i rotacja planety powinny popychać opary żelaza wokół planety, a atomy po stronie dziennej powinny ponownie łączyć się w cząsteczki po stronie nocnej.
Jednak dowody na poparcie tego oczekiwania – takie jak gradient chemiczny – nie zostały uzyskane. Dlatego Ehrenreich i jego zespół postanowili przyjrzeć się bliżej. W szczególności chcieli zbadać terminatory – granice między nocą a dniem – aby sprawdzić, czy wykazują asymetryczną chemię. To również potwierdzałoby teorię deszczu metalu.
Wykorzystali wysoce rozproszoną spektroskopię do analizy światła wokół krawędzi planety, szukając w widmie sygnatur wskazujących, że element blokuje część światła. I znaleźli je. Na wieczornym terminatorze – granicy, na której dzień zamienia się w noc – znaleźli silną sygnaturę pary żelaza.
Na porannym terminatorze – granicy, na której noc zamienia się w dzień – brakowało tego podpisu. To dość mocny dowód na poparcie żelaznego deszczu, ponieważ płynne żelazo jest najbardziej stabilnym kondensatem żelazawym o wysokiej temperaturze.
„Obserwacje pokazują, że atmosfera po gorącej stronie WASP-76b zawiera dużo oparów żelaza” – mówi astrofizyk Maria Rosa Zapatero Osorio z Centrum Astrobiologii w Hiszpanii.
Część tego żelaza jest wstrzykiwana w nocną stronę przez rotację planety i wiatry atmosferyczne. Tam żelazo styka się z dużo chłodniejszym środowiskiem, skrapla się i pada deszcz ”.
Następnie, ponieważ żelazo wypadło z górnej atmosfery, nie pojawia się jako para na porannym terminatorze.
Teraz, gdy obserwacje zespołu przyniosły wyniki, możliwe jest przeprowadzenie podobnych obserwacji innych gorących Jowiszów w poszukiwaniu oznak metalicznego deszczu. I, oczywiście, każdy ma duże nadzieje na zdolność zaawansowanego technologicznie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do wglądu w atmosferę różnych egzoplanet. Teleskop ma zacząć działać w przyszłym roku.
Astronomowie odkryli już egzoplanety z obłokami korundu – budulcem rubinów i szafirów – oraz innymi, które zawierają żelazne chmury. Nie możemy się doczekać, aby zobaczyć, jaka inna pogoda istnieje we wszechświecie.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.
Źródła: Zdjęcie: ESO / M. Kornmesser
