Az első világtérkép egy Naprendszeren kívüli bolygóról

A Spitzer-űrteleszkóppal először sikerült feltérképezni egy Naprendszeren kívüli planéta felhőzetét, illetve annak hőmérsékleti eloszlását. Kis túlzással egy az első "világtérkép" egy exobolygóról.

Fantáziarajz az exobolygóról és csillagáról ( NASA, JPL, Knutson, CfA)

A HD 189733b jelű planéta a Vulpecula csillagképben tőlünk 60 fényévre lévő, a Napnál valamivel kisebb és hűvösebb csillag körül mozog. Ez a legközelebbi a ma ismert olyan exobolygók közül, amelyek a Földről nézve időnként elhaladnak saját csillaguk előtt, periodikusán csökkentve annak fényét. Az égitest körülbelül 5 millió kilométerre kering csillagától, ahol mindössze 2,2 nap alatt végez egy teljes keringést. Mérete és tömege valamivel nagyobb lehet a mi Jupiterünknél, a kis távolság miatt pedig feltehetőleg kötött a tengelyforgása, tehát mindig ugyanazt az oldalát fordítja a csillaga felé.

Heather Knutson (Harvard University) és kollégái a Spitzer-űrteleszkóppal tanulmányozták a bolygóról és a csillagról együttesen érkező hősugárzást. A megfigyelés keretében 33 órán keresztül mintegy negyedmillió mérést végeztek. Az ezekben azonosított  változások révén sikerült durva térképet készíteni a hőmérsékletnek a földrajzi hosszúság szerinti eloszlásáról a bolygón. Az alábbi térkép a felhőzet tetején mutatja a mért hőmérsékleti eloszlást.

A légkörben egy látványos forró foltot mutatkozott, amelynek mérete a Jupiteren megfigyelhető Nagy Vörös Foltnak közel duplája. Míg a Jupiteren látható (és az exobolygón megfigyelttől feltehetőleg eltérő eredetű) folt hőmérséklete  -120 ^oC körüli, a most azonosított folt közel 1000 Celsius-fokos. A HD 189733b foltja ugyanis csillagának intenzív sugárzásától keletkezik az állandó fényben füredő nappali oldalon.

További érdekesség, hogy a folt nem ott mutatkozott, ahol legerősebb a besugárzás, hanem az egyenlítő mentén mintegy 30 fokkal eltolódva. Az eltérést talán a rendkívül erős szelek magyarázzák. Ezek az ún. földi futóáramlásokra (jet stream) hasonlíthatnak, amelyek közel 10 ezer km/h sebességgel is fújhatnak. Sebességük tehát szuperszonikus, és kb. hatszor gyorsabbak, mint a Jupiternél eddig megfigyelt legsebesebb áramlások.

Az erős szelek nemcsak a forró foltot tolják arrébb a legerősebb besugárzási helyről, hanem közreműködnek a bolygó légköri hőmérsékletének egyenletes elosztásában is. A mérések alapján ugyanis az éjszakai oldal csak kb. 2-300 fokkal hidegebb a forró nappali féltekénél. A csillaggal átellenben lévő, örökös éjszakai félteke ezért így is 600-700 ^oC körüli hőmérsékletű, a nappali oldalon pedig átlagosan 900-1000 ^oC jellemző. A gyors szelek olyan rövid idő alatt viszik a gázt az éjszakai oldalra, hogy annak alig van ideje lehűlni.

Az exobolygó légköri hőmérsékletének eloszlása. A nyíl azt a pontot mutatja, ahol legerősebb a csillag besugárzása - a legforróbb vidék, melyet sárgás szín jelöl, az erős szeleknek megfelelően ettől eltoldódott helyzetben van (NASA, JPL, Knutson, CfA)

Jelenleg a Spitzer-űrteleszkóp csak olyan forró égitesteket tud ennyire részletesen megfigyelni, amelyek hőmérséklete túl magas a folyékony víz előfordulásához. Ugyanakkor eredményei sokat segítenek a 2013-ra tervezett James Webb-űrteleszkóp programjának és észlelési módszereinek kidolgozásában. Ez a műszer már akár a  Földünkhöz hasonló exobolygókról is készíthet hasonló hőtérképet - sőt hosszú megfigyelések révén akár éghajlati térképeket is nyerhetünk, amelyeken az évszakok, a felhőborítottság változása nyomozható.

Kereszturi Ákos