Első ízben sikerült háromdimenziós térképet készíteni egy exobolygó légköréről.
Csillagászok egy csoportjának először sikerült "betekintenie" egy Naprendszeren kívüli bolygó légkörébe, feltérképezve ezzel annak háromdimenziós szerkezetét. Az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsöve (ESO VLT) négy távcsőegységének kombinálásával viharos szeleket detektáltak, amelyek olyan kémiai elemeket szállítanak, mint a vas vagy a titán, és bonyolult időjárási mintázatokat hoznak létre a bolygó légkörében. A felfedezés lehetőséget teremthet más idegen világok kémiai összetételének és időjárásának részletes tanulmányozására is.
"A bolygók légkörének viselkedése alapjaiban kérdőjelezi meg az időjárás működéséről kialakított korábbi elképzeléseinket – nem csupán a Föld esetében, hanem az összes égitestnél. Olyan érzés, mintha egy sci-fi regényből lépett volna elénk" – nyilatkozta Julia Victoria Seidel, a Chilében működő Európai Déli Obszervatórium (ESO) és a francia Observatoire de la Côte d'Azur Lagrange Laboratóriumának kutatója, aki a Nature folyóiratban publikált tanulmány vezető szerzője.
A WASP‒121b jelű (más néven Tylos) bolygó mintegy 900 fényévre van tőlünk a Puppis csillagkép irányában. Gázóriás, egy (ultra)forró jupiter, amely olyan közel kering a gazdacsillagához, hogy egy év hossza ott csak körülbelül 30 földi óra. Ráadásul a bolygó egyik oldalán perzselő hőség uralkodik, mivel az mindig a csillaga felé néz, míg a másik oldala sokkal hűvösebb. (A bolygó keringése úgynevezett kötött keringés, azaz a tengelyforgási periódusa megegyezik a keringési periódusával, így mindig ugyanazt az oldalát fordítja a csillaga felé. Ez a dinamikai szinkronizáció jellemző a csillagukhoz közel keringő bolygókra, de ilyen például a Hold Föld körüli mozgása is, ezért látjuk kísérőnknek mindig ugyanazt az oldalát.)
A kutatócsoport figyelemre méltó megfigyelései révén sikerült behatolniuk a Tylos légkörének rejtelmeibe, ahol különféle rétegekben elkülönülő szélrendszereket azonosítottak. E felfedezések nyomán létrejött a légkör háromdimenziós szerkezetének részletes térképe. Ez az első eset, hogy a csillagászok ilyen mélyreható és részletes vizsgálatokat végeztek egy Naprendszeren kívüli bolygó atmoszférájában.
"Hihetetlen felfedezést tettünk: egy futóáramlás forgatja az anyagot a bolygó egyenlítője körül, míg egy másik áramlás a légkör mélyebb rétegeiben a forró oldalról a hűvösebb felé irányítja a gázt. Ilyen típusú légkörzést még soha nem észleltünk egyetlen más bolygón sem" ‒ nyilatkozta Seidel. Az észlelt futóáramlás a bolygó felén végighúzódik, folyamatosan gyorsul, és heves mozgalmat indít a légkörben, ahogy áthalad a Tylos forró oldalán. "Ehhez képest a Naprendszer legerősebb hurrikánjai csupán gyenge szellőknek tűnnek" ‒ tette hozzá.
Az exobolygók légkörének 3D-s struktúrájának felfedezéséhez a kutatók az ESO VLT távcsőegyüttes ESPRESSO műszerét alkalmazták. Ez a berendezés lehetővé tette, hogy a négy különálló távcső által gyűjtött fényt egyetlen, erősebb nyalábba összpontosítsák. Ennek az innovatív kombinált üzemmódnak köszönhetően a VLT több mint négyszer annyi fényt képes összegyűjteni, mint az egyes távcsövek, így képes a halványabb részletek felfedezésére is. Az ESPRESSO használatával a kutatócsoport sikeresen megfigyelte a bolygó gazdacsillaga előtt zajló teljes átvonulást, aminek eredményeként számos kémiai elem jeleit tudta észlelni, lehetővé téve a légkör különböző rétegeinek alapos vizsgálatát.
"A VLT segítségével lehetőség nyílt arra, hogy párhuzamosan vizsgáljuk az exobolygó légkörének három különböző rétegét" ‒ nyilatkozta Leonardo A. dos Santos, a tanulmány társszerzője és csillagász a baltimore-i Space Telescope Science Institute (STScI) intézetből. A kutatócsoport a vas, nátrium és hidrogén mozgását követte nyomon, így sikerült feltérképezniük a bolygó légkörének mély, középső és felső rétegében fújó szelek dinamikáját. "Ezeket a megfigyeléseket űrteleszkópokkal rendkívül nehéz végrehajtani, ezért különösen fontos, hogy a földi megfigyelésekre is hangsúlyt fektessünk az exobolygók kutatásában" ‒ emelte ki Santos.
Érdekes módon a megfigyelések során titán jelenlétére is fény derült közvetlenül a futóáramlás alatt, amint azt az Astronomy and Astrophysics című szaklapban megjelent kísérő tanulmány is kiemeli. Ez újabb meglepetés volt, mivel a bolygó korábbi megfigyelései nem utaltak ezen elem jelenlétére; valószínűleg azért, mert a légkör mélyén rejtőzik.
"Szinte hihetetlen, hogy ilyen hatalmas távolságból is képesek vagyunk olyan részleteket tanulmányozni, mint egy bolygó kémiai összetétele és időjárási mintázatai" ‒ mondta Bibiana Prinoth, a svédországi Lund Egyetem és az ESO PhD-hallgatója, aki a kísérő tanulmányt vezette, és társszerzője a Nature-ben megjelent tanulmánynak.
A kisebb, a Földhöz hasonló bolygók légkörének részletesebb vizsgálatához mindenképpen nagyobb távcsövekre lesz szükség. Ilyen eszköz lesz az ESO ELT (Extremely Large Telescope, azaz Rendkívül Nagy Távcső), amelyet a chilei Atacama-sivatagban terveznek felépíteni, és amelyet az ANDES műszer fog kiegészíteni. "Az ELT teljesen új dimenziókat nyit meg az exobolygók légkörének kutatásában" – emelte ki Prinoth. "A legfrissebb eredmények azt mutatják, hogy egy hihetetlen felfedezések küszöbén állunk, amelyekről eddig csak álmodozhattunk."
