Planet ekstrasurya dengan awan permata cair – para astronom mendapatkan pandangan pertama mereka pada aspek siang dan malam dari raksasa gas ‘infernal’

Awan korundum, hujan logam cair, dan badai hebat: Para astronom untuk pertama kalinya melihat proses cuaca di planet asing – Jupiter WASP-121b yang panas. Planet ekstrasurya ini sangat dekat dengan bintangnya sehingga bahkan sisi malamnya menghangat hingga 1.500 derajat. Tim melaporkan di Nature Astronomy bahwa awan korundum cair dan tetesan perovskit terbentuk di sana, menghujani logam cair.

Jupiter panas adalah salah satu yang ekstrem di antara planet ekstrasurya: planet gas raksasa ini mengorbit bintangnya begitu dekat sehingga atmosfernya mencapai beberapa ribu derajat. Dalam keadaan ini partikel yang robek Bahkan logam dalam bentuk gas. Bahkan beberapa planet neraka ini sangat panas sehingga mereka bersinar sendiri. Di sisi lain, sisi malam dari planet-planet ini terasa lebih dingin. Namun, bahkan masih ada cukup panas hujan besi cair Dan Titanium dioksida salju Untuk membuat atau menemukan.

Sejauh ini, bagaimanapun, pengamatan Jupiters panas ini selalu memberikan gambaran perkiraan atmosfer gas mereka dan kondisi yang berlaku di dalamnya.

Pertama melihat sisi siang dan malam

Para astronom yang dipimpin oleh Thomas Michael Evans dari Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg telah berhasil untuk pertama kalinya dalam memperoleh gambaran yang lebih lengkap tentang cuaca di Jupiter yang panas. Penampakan tim berada di planet ekstrasurya WASP-121b, 855 tahun cahaya, raksasa gas panas sekitar dua kali ukuran Jupiter. Dengan periode orbit 30,6 jam, planet ini mengorbit bintangnya sangat dekat, selalu menghadap ke sisi yang sama.

“Untuk mempelajari seluruh permukaan WASP-121b, kami menggunakan Hubble untuk merekam spektrum selama dua orbit planet yang lengkap,” jelas rekan penulis David Singh dari Universitas Johns Hopkins di Baltimore. Ini memungkinkan tim untuk memetakan komposisi dan suhu atmosfer bagian atas pada sisi siang dan malam. Ini memberikan gambaran komprehensif pertama tentang bagaimana selubung gas dari planet ekstrasurya semacam itu akan berfungsi sebagai sistem global.

Awan permata dan mineral

Analisis spektroskopi mengungkapkan: Di satu sisi, WASP-121b memanas lebih dari 2.700 derajat hari ini. Ini cukup panas untuk merobek bahkan molekul air dan menguapkan mineral. Di sisi lain, suhu turun hingga 1200 °C. “Itu cukup dingin untuk memadatkan besi, vanadium, kalsium, dan magnesium,” kata para astronom. Dengan demikian, mineral ini membentuk tetesan bercahaya, beberapa tetap tersuspensi dan beberapa jatuh sebagai hujan.

Tetapi ada awan aneh lainnya di sisi malam planet ini: data spektroskopi menunjukkan bahwa ada juga tetesan mineral seperti pirozoit (CaTiO)₃), forrestret (mg .)₂Sa₃) dan aluminium oksida (Al₂Sebuah₃) – Korundum adalah mineral yang terbuat dari safir dan safir. “Permata cair” ini juga membentuk awan di atas raksasa gas panas dan hujan dari langit malam.

Pengamatan juga menunjukkan bahwa molekul air yang pecah di sisi siang hari bergabung di sisi malam dan membentuk uap air.

Badai mendorong mineral dan terlibat di seluruh planet ini

Namun formasi awan nokturnal ini bukanlah jalan satu arah: sementara beberapa model menunjukkan bahwa mineral yang terkondensasi di sisi malam hujan turun ke daerah yang lebih rendah dan dengan demikian menghilang dari selubung gas atas, data spektroskopi WASP-121b menunjukkan sebaliknya: Pada siang hari , masih ada cukup tetesan logam yang mengambang di atmosfer atas untuk menguap di sana lagi.

Satu penjelasan mungkin adalah angin kencang di sebuah planet ekstrasurya yang panas: perbedaan suhu yang sangat besar antara siang dan malam menyebabkan badai berkerumun di sekitar planet dengan kecepatan lebih dari lima kilometer per detik – yaitu 18.000 kilometer per jam. “Angin ini jauh lebih cepat daripada aliran jet kami dan dapat menyapu awan di seluruh planet hanya dalam 20 jam,” kata rekan penulis Tansu Dylan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Angin kencang ini dapat menyapu logam cair dan tetesan permata dari malam ke hari sebelum hujan turun sepenuhnya. Di siang hari, mineral ini menguap lagi dan menjadi gas. Sebaliknya, badai mendorong atom hidrogen dan oksigen ke sisi malam, di mana mereka bergabung membentuk air.

Meteorologi untuk dunia yang ekstrem

“Ini memberi kita pandangan meteorologi yang komprehensif dari sebuah planet ekstrasurya untuk pertama kalinya,” kata Michal Evans. Namun, dalam kasus Jupiter panas, kontras ekstrim antara siang dan malam memastikan kondisi cuaca yang jauh lebih ekstrim dan eksotis daripada yang kita ketahui tentang planet-planet di tata surya kita.

Para astronom berharap pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa James Webb akan segera mengungkap lebih banyak tentang atmosfer dan cuaca WASP-121b. Sudah direncanakan untuk menargetkan planet ekstrasurya ini pada tahun pertama pengoperasian teleskop baru. Optik inframerahnya juga dapat memberikan lebih banyak informasi tentang sifat lapisan dalam selubung gas planet dan seberapa cepat angin bertiup di sana. (Astronomi Alam, 2022; doi: 10.1038/s41550-021-01592-w)

Sumber: Institut Astronomi Max Planck, Institut Teknologi Massachusetts

22 Februari 2022

– Nadia Podebrigar