Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA έχει καταγράψει για πρώτη φορά δύο εντελώς διαφορετικές λυκαυγές στον υπερ-θερμό εξωπλανήτη WASP-121 b, αποκαλύπτοντας δραματικές ατμοσφαιρικές ανισότητες μεταξύ της ανατολικής και δυτικής πλευράς του κόσμου.
Ο εξωπλανήτης, που βρίσκεται σε απόσταση 850 ετών φωτός από τη Γη και περιφέρεται εξαιρετικά κοντά στον αστέρα του, έχει μόνιμη ημισέληνο. Η πλευρά που βλέπει προς το άστρο είναι κατακαυτά θερμή, με θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 3.000 βαθμούς Κελσίου, ενώ η σκοτεινή πλευρά του παραμένει σχετικά δροσερή. Τώρα, τα νέα δεδομένα του James Webb αποκαλύπτουν ότι ακόμα και στις μεταβατικές ζώνες μεταξύ φωτός και σκοτάδιου—τις λεγόμενες «τερματικές» ζώνες ή «λυκαυγές»—υπάρχουν εκπληκτικές διαφορές.
Σύμφωνα με την έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, η δυτική λυκαυγή (όπου ο πλανήτης πηγαίνει προς τη νύχτα) είναι σημαντικά πιο θερμή και διευρυμένη από την ανατολική. Η θερμοκρασιακή διαφορά φτάνει τους 300 βαθμούς Κελσίου, ένα φαινόμενο που οι επιστήμονες αποδίδουν σε ισχυρούς ανέμους που μεταφέρουν θερμότητα από την αιώνια ημέρα προς τη νύχτα.
«Είναι σαν να έχουμε δύο εντελώς διαφορετικούς κόσμους σε έναν μόνο πλανήτη», εξηγεί η κύρια ερευνήτρια Δρ. Ελίζα Μέντσελ από το Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck. «Στη δυτική πλευρά, βλέπουμε πιο ζεστή και πιο αραιή ατμόσφαιρα, ενώ στην ανατολική, ψυχρότερη και πιο πυκνή, με μυστηριώδεις νέφη από ορυκτά που διαμορφώνουν την όψη».
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα είναι η διάσπαση των μορίων του νερού. Στις υψηλές θερμοκρασίες της δυτικής λυκαυγής, τα μόρια H₂O διασπώνται σε άτομα υδρογόνου και οξυγόνου, ένα φαινόμενο που δεν παρατηρείται στην ανατολική πλευρά. Αυτή η «φωτοδιάσπαση» οφείλεται στην έντονη υπεριώδη ακτινοβολία από το γειτονικό άστρο, ενισχυμένη από την υψηλή θερμοκρασία.
Οι επιστήμονες ανίχνευσαν επίσης ίχνη «εξωτικών» νεφών στην ψυχρότερη ανατολική λυκαυγή. Αυτά τα νέφη, πιθανότατα αποτελούμενα από ορυκτά όπως κοράνδιο (Al₂O₃) ή περιβσκίτη, σχηματίζονται σε θερμοκρασίες κάτω των 2.000 βαθμών και λειτουργούν ως μια στρατηγική ψύξης, απορροφώντας θερμότητα και επαναπροωθώντας την στο διάστημα.
«Αυτά τα νέφη δεν είναι σαν τίποτα που έχουμε στο ηλιακό μας σύστημα», λέει ο συνεργάτης της μελέτης Δρ. Μάικλ Λιν από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. «Είναι πολύ πιο σταθερά και μπορεί να επιβιώνουν στις ακραίες συνθήκες αυτού του κόσμου, λειτουργώντας ως μια μορφή θερμικού αμορτισέρ».
Η ασυμμετρία μεταξύ των δύο λυκαυγών αποκαλύπτει επίσης πληροφορίες για την ατμοσφαιρική δυναμική του WASP-121 b. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι ανέμους με ταχύτητες που ξεπερνούν τα 5.000 χιλιόμετρα την ώρα σαρώνουν διαρκώς τη θερμότητα από την ημέρα προς τη νύχτα, δημιουργώντας μια μόνιμη «θερμική παλίρροια» που διατηρεί την ασυμμετρία.
Η μελέτη βασίστηκε σε παρατηρήσεις με τον φασματογράφο NIRSpec του James Webb, ο οποίος μπορεί να διαχωρίσει το φως σε μεμονωμένα χρώματα και να αναλύσει τις «υπογραφές» διαφόρων χημικών στοιχείων. Μετρώντας πώς η ατμόσφαιρα απορροφά διαφορετικά μήκη κύματος φωτός, οι ερευνητές κατέγραψαν την παρουσία νερού, μονοξειδίου του άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου, καθώς και των ενδείξεων για τα μυστηριώδη νέφη.
Αυτή η ανακάλυψη έχει ευρύτερες προεκτάσεις για την κατανόηση των ακραίων εξωπλανητών. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι παρόμοιες ασυμμετρίες μπορεί να υπάρχουν και σε άλλους «υπερ-θερμούς Δία», προσφέροντας νέες γνώσεις για την εξελικτική τους πορεία και τη δυνατότητα διατήρησης ατμοσφαιρών υπό τέτοιες ακραίες συνθήκες.
«Κάθε νέα παρατήρηση του James Webb αλλάζει τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε αυτούς τους μακρινούς κόσμους», συμπληρώνει η Δρ. Μέντσελ. «Το γεγονός ότι μπορούμε να διακρίνουμε τόσο λεπτομερείς διαφορές μεταξύ ανατολής και δύσης σε έναν πλανήτη 850 ετών φωτός μακριά είναι μια απόδειξη της επανάστασης που φέρνει αυτό το τηλεσκόπιο».