Eksoplaneetalta on havaittu ääntä nopeampia tuulia

ESOn lehdistötiedote, suomentanut Pasi Nurmi, Turun yliopisto

Tähtitieteilijät ovat havainneet erittäin voimakkaita tuulia, jotka riehuvat valtavan eksoplaneetta WASP-127b:n päiväntasaajalla. Jopa 9 km/s nopeuteen yltävät tuulet ovat nopeimpia koskaan miltään planeetalta mitattuja tuulia. Havainto tehtiin Euroopan eteläisen observatorion Chilessä sijaitsevalla VLT-teleskoopilla (ESO:n VLT). Havainto antaa ainutlaatuisen näkymän kaukaisen maailman säämalleihin.

Taiteilijan näkemys WASP-127b:stä, joka on noin 520:n valovuoden etäisyydellä sijaitseva kaasujättiläinen. Kuvassa näkyy sen juuri löydetyt valtavalla ääntä nopeammalla nopeudella planeetan ekvaattorilla liikkuvat tuulet. Tuulen nopeus on jopa 9 kilometriä sekunnissa ja se on nopein koskaan maailmankaikkeudessa mitattu tuuli (jetstream). Seuraamalla ilmakehän molekyylien nopeutta ESO:n VLT-kaukoputken CRIRES+ instrumentilla tutkijat havaitsivat, että planeetan ilmakehän toinen puoli liikkuu meitä kohti ja toinen meistä poispäin. Tämä osoittaa, että planeetan ympärillä on voimakkaita tuulia. Kuva: ESO/L. Calçada.

 

Tornadot, pyörremyrskyt ja hurrikaanit aiheuttavat tuhoa Maassa, mutta tutkijat ovat nyt havainneet aivan eri mittakaavan tuulia planeetalla, joka sijaitsee kaukana aurinkokunnan ulkopuolella. Sen jälkeen, kun kohde löydettiin vuonna 2016, tähtitieteilijät ovat tutkineet yli 500 valovuoden päässä Maasta sijaitsevan jättiläismäisen kaasuplaneetta WASP-127b:n säätä. Planeetta on hieman Jupiteria suurempi, mutta sen massa on vain murto-osa Jupiterin massasta, mikä tekee siitä ”pöhöttyneen”. Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on nyt tehnyt odottamattoman löydön. Planeetalla tuulet riehuvat ääntä nopeammin.

”Osa tämän planeetan ilmakehästä liikkuu meitä kohti suurella nopeudella, kun taas toinen osa liikkuu meistä poispäin samalla nopeudella”, sanoi Lisa Nortmann, Göttingenin yliopiston tutkija ja tutkimuksen pääkirjoittaja. ”Tämän signaalin johdosta tiedämme, että planeetan päiväntasaajan ympärillä esiintyy hyvin nopeita, ääntä nopeampia tuulia.”

Tuulet liikkuvat lähes kuusi kertaa nopeammin kuin planeetta pyörii [1]. ”Emme ole nähneet tätä aiemmin”, Nortmann sanoi. Kyseessä on nopein koskaan mitattu planeettaa kiertävä tuuli. Vertailun vuoksi voidaan todeta, että Aurinkokunnassa nopein koskaan mitattu tuuli havaittiin Neptunuksella, joka liikkui ”vain” 500 m/s.

Tutkimuksessa WASP-127b:n säätä ja koostumusta on kartoitettu ESO:n VLT:n CRIRES+ instrumentilla. Mittaamalla, miten isäntätähden valo kulkee planeetan yläilmakehän läpi, tutkijat onnistuivat jäljittämään sen koostumuksen. Tulokset vahvistavat, että planeetan ilmakehässä on vesihöyryä ja hiilimonoksidimolekyylejä. Kun ryhmä tarkasteli tämän aineen nopeuksia ilmakehässä, he havaitsivat yllätyksekseen kaksoispiikin, joka osoitti, että ilmakehän toinen puoli liikkuu meitä kohti ja toinen meistä poispäin suurella nopeudella. Tutkijat päättelevät, että päiväntasaajan ympärillä olevat voimakkaat tuulet selittäisivät tämän yllättävän havainnon.

Tutkimusryhmä havaitsi myös, että navoilla on viileämpää kuin muualla planeetan pinnalla. Myös WASP-127b:n aamu- ja iltapuolen välillä on pieni lämpötilaero. ”Tämä osoittaa, että planeetan säämalli on monimutkainen, aivan kuten Maassa ja muilla oman aurinkokuntamme planeetoilla”, lisäsi Fei Yan, yksi tutkimuksen kirjoittajista ja Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston professori.

Eksoplaneettojen tutkimusala kehittyy nopeasti. Vielä muutama vuosi sitten tähtitieteilijät pystyivät mittaamaan vain aurinkokunnan ulkopuolisten planeettojen massan ja säteen. Nykyään ESO:n VLT:n kaltaiset teleskoopit antavat tutkijoille jo mahdollisuuden kartoittaa näiden kaukaisten maailmojen säätä ja analysoida niiden ilmakehää. ”Näiden eksoplaneettojen dynamiikan ymmärtäminen auttaa meitä tutkimaan eri mekanismeja, kuten lämmön uudelleenjakautumista ja kemiallisia prosesseja, mikä auttaa ymmärtämään planeettojen muodostumista, ja saattaa valottaa myös oman aurinkokuntamme alkuperää”, sanoi yksi artikkelin kirjoittajista David Cont Münchenin Ludwig Maximilian -yliopistosta Saksasta.

On mielenkiintoista, että tällä hetkellä vastaavia tutkimuksia voidaan tehdä vain maanpäällisissä observatorioissa, koska avaruusteleskooppien nykyisillä instrumenteilla ei ole riittävää nopeustarkkuutta. ESO:n Extremely Large Telescope, jota parhaillaan rakennetaan Chilessä VLT:n lähellä, ja siihen tuleva ANDES-instrumentti tulee antamaan tutkijoille mahdollisuuden tutkia kaukana sijaitsevien planeettojen säämalleja vielä tarkemmin. ”Tämä tarkoittaa sitä, että pystymme todennäköisesti erottamaan vielä tarkempia yksityiskohtia tuulikuvioista, sekä kykenemme myös tutkimaan pienempiä kiviplaneettoja”, Nortmann totesi lopuksi.

Lisähuomiot

[1] Vaikka tutkimusryhmä ei mitannutkaan planeetan pyörimisnopeutta suoraan, he odottavat, että WASP-127b:n pyöriminen on lukkiutunut. Tämän mukaan planeetalta kestää yhtä kauan pyöriä oman akselinsa ympäri kuin se kiertää tähteä. Kun tiedetään, kuinka suuri planeetta on ja kuinka kauan sillä menee aikaa yhteen kierrokseen, voidaan päätellä, kuinka nopeasti se pyörii.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa "CRIRES+ transmission spectroscopy of WASP-127b. Detection of the resolved signatures of a supersonic equatorial jet and cool poles in a hot planet", joka julkaistaan tänään Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202450438) -lehdessä.