2013.06.11. - Időjárásjelentés a HAT-P-2b-ről: forróság és viharos szelek

A Spitzer infravörös űrtávcső adatai alapján a forró jupitereken az időjárási helyzet is fokozódik: hatalmas forróság, süvöltő szelek és óriási viharok várhatóak ezeken a különleges bolygókon.

Az exoplanetológia és exometeorológia, vagyis a Naprendszeren kívüli bolygók felszínének és időjárásának vizsgálata lassan valódi tudományággá válik. 2007-ben, a Spitzer űrtávcsőnek hála, sikerült az első forró jupitert feltérképezni. Persze ne gondoljunk túl sok részletre, mindössze annyit sikerült kimutatni, hogy a legforróbb folt a gyors szelek miatt nem pont a csillaggal néz farkasszemet, hanem attól kissé eltolódik. De a módszer, amit a kutatók kidolgoztak, más gázóriásokra is alkalmazható.

Infravörösben jelentősen jobb lehet a csillag-bolygó kontraszt, mivel a forró jupiterek fényesebbek, a csillagok viszont halványabbak, mint látható fényben.
[NASA/JPL]

A forró jupiterek nem csak felfedezés, de térképezés szempontjából is hálás objektumok. A kötött keringés miatt, ahogy a bolygó körbejár a csillag körül, az egész felszínt le lehet fedni, a forgás okozta komplikációk kikerülésével. A fázisoknak megfelelően változik ugyanis a rálátásunk az éjszakai és nappali oldalra. A különböző hullámhosszú, így különböző hőmérsékletekről hírt hozó infravörös fénygörbékből pedig rekonstruálható, hogy mikor mennyire forró terület fordult épp felénk. A HAT-P-2b esetében éppen ezt tették meg amerikai kutatók, a Spitzer adatai segítségével.

A HAT-P-2b hőmérséklet-eloszlásának egy pillanatképe, a Spitzer mérési adatai és modellszámítások alapján.
[NASA/JPL]

A kötött keringés miatt a bolygó két fele között igen komoly hőmérséklet-különbség lép fel. Míg a nappali oldalon 2400 kelvines forróság is lehet, az éjszakain “mindössze” 1200 kelvint mutatna a hőmérőnk. Bár még ez is több száz fokkal forróbb, mint a Merkúr felszíne teljes napsütésben, a hatalmas, több mint ezer fokos differencia minden valószínűség szerint óriási szeleket hajt, amik a 2-6 km/s sebességet is elérhetik. Ehhez képest a leggyorsabb szelek a Naprendszerben csak 0,5-0,6 km/s-mal (1800-2100 km/h) fújnak. Az extrém időjáráshoz hozzájárul az is, hogy a bolygó meglehetősen elnyúlt pályán kering a csillag körül, így a besugárzás mértéke jelentősen változik. Végül utalnak jelek arra is, hogy a fő felhőréteg felett kialakul, legalább átmenetileg, hőmérsékleti inverzió, és talán egy páraréteg is. Inverziót, vagyis hogy a légkör kifelé nem folyamatosan hűl, sokfelé látunk, a Földön például a sztratoszféra teteje melegebb az aljánál.

A szélsebesség egy másik pillanatképe. A számítások alapján az egyenlítő mentén igen erős áramlás alakul ki.
[NASA/JPL]

De hogy festhet a légköre egy forró jupiternek? A hatalmas forróság több következménnyel is jár. Egyrészt egy-kétezer fokon az alkotórészek már nem víz-, metán- és ammóniafelhők, hanem vélhetően szilikátok, vagyis “kőzet-felhők”. Másrészt, amennyiben a jelenlegi légkörmodelljeink helyesek, a hőmérséklet növelésével az időjárás is egyre “nagyobb” lesz: a viharok sokkal nagyobbak lehetnek a Nagy Vörös Foltnál, a bolygó negyedét is elfedhetik, akár párban is a két féltekén. Ugyanígy a felhőövek és -zónák is, amelyek a Jupitert annyira fotogénné teszik, meghíznak a melegtől, és csak kettő-három fér el belőlük a teljes bolygón.

A HAT-P-2b egy lehetséges kinézete, egy 2008-as hidrodinamikai szimuláció alapján. A felső a hőmérséklet-eloszlást, az alsó pedig az örvényesség mértékét és a szélsebességeket (nyilak) ábrázolja.
[Langton & Laughlin, 2008]

Ez azonban már inkább csak spekuláció. A bolygólégkörök összetett szerkezetek, és végső formájukat a hősugárzás mellett az áramlások és a kémiai reakciók is alakítják.

Forrás:

• NASA Science News 2013.06.24.