اخترشناسان موفق شدند حرکت جوی پیرامون استوای سیاره فراخورشیدی WASP-127b را با سرعتی نزدیک به ۹ کیلومتر بر ثانیه، معادل حدود ۳۳,۰۰۰ کیلومتر بر ساعت، اندازهگیری کنند. این غول گازی که در فاصله تقریبی ۵۲۰ سال نوری از زمین قرار دارد، ردپایی از سرعت از خود به جای گذاشته است که به اندازه کافی دقیق است تا گازهای در حال حرکت به سمت زمین را از گازهای دورشونده تفکیک کند.
این دستاورد که با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی به دست آمده، سریعترین حرکت جریان جتی در نوع خود بر روی یک سیاره محسوب میشود. رصدخانه جنوبی اروپا این سرعت را با بادهای ۱۸۰۰ کیلومتر بر ساعتی نپتون مقایسه کرده است که رکورددار باد در منظومه شمسی است؛ بر این اساس، حداکثر سرعت استوایی WASP-127b بیش از ۱۸ برابر بیشتر است.
هیچ تلسکوپی از ابرها در حال مسابقه دادن در این دنیای دوردست تصویربرداری نکرده و هیچ کاوشگری نیز بادسنجی را به جو آن نبرده است. این اندازهگیری از طریق جابجاییهای داپلر در طیفهای بخار آب و مونوکسید کربن در طول یک گذر منفرد به دست آمده است. یک مدل رایانهای سپس این جابجاییها را به یک جریان استوایی با چرخش سریع مرتبط ساخت.
ویژگیهای فیزیکی سیاره WASP-127b
سیاره WASP-127b در سال ۲۰۱۶ معرفی شد و به خانواده بزرگی از سیارههای غولپیکر با حرارت شدید تعلق دارد که اغلب مشتریهای داغ نامیده میشوند. بایگانی سیارههای فراخورشیدی ناسا ستاره میزبان این سیاره را در فاصله حدود ۱۵۹.۵ پارسکی، معادل تقریباً ۵۲۰ سال نوری، ثبت کرده است. این سیاره هر ۴.۱۷۸ روز یک بار در فاصله نزدیک به ۰.۰۵ واحد نجومی به دور ستاره خود میچرخد.
این سیاره کمی پهنتر از مشتری است اما کسر کوچکی از جرم مشتری را به همراه دارد. مقادیر پذیرفتهشده در آرشیو نشان میدهد شعاع این سیاره حدود ۱.۳۱ برابر مشتری، جرم آن نزدیک به ۰.۱۶۵ جرم مشتری و میانگین چگالی آن حدود ۰.۰۹۷ گرم بر سانتیمتر مکعب است. این ویژگیها، WASP-127b را به جهانی به طور استثنایی متورم با جوی گسترده تبدیل میکند.
ارتفاع مقیاس جوی بزرگ برای اخترشناسان سودمند است. هنگامی که سیاره از مقابل ستاره خود عبور میکند، مقداری از نور ستاره پیش از رسیدن به زمین از میان گازهای لبههای آن عبور میکند. اتمها و مولکولها طول موجهای باریکی را از این نور حذف میکنند و حرکت آنها نیز این ویژگیها را به دلیل اثر داپلر به سمت طول موجهای کوتاهتر یا بلندتر جابجا میکند.
کشف حرکات متضاد از طریق دو قله مولکولی
پژوهشگران از طیفنگار مادون قرمز با وضوح بالای CRIRES+ که بر روی یکی از واحدهای ۸.۲ متری تلسکوپ بسیار بزرگ نصب شده بود، استفاده کردند. رصدهای انجامشده گذر این سیاره را در باند مادون قرمز K پوشش داد و طیف در حال تغییر برای یافتن الگوهای مورد انتظار از مولکولهای مختلف جوی بررسی شد.
بخار آب و مونوکسید کربن هر دو شناسایی شدند. به جای تولید یک قله سرعت منفرد و پهن، هر مولکول دو قله مجزا ایجاد کرد. بخشی از جو با سرعت بالا به سمت ناظران در حرکت بود در حالی که بخش دیگری با سرعت مشابهی در حال دور شدن بود.
این همان امضایی است که هنگام عبور یک جریان استوایی سریع از دو لبه قابل مشاهده سیاره در طول گذر انتظار میرود. یک لبه، گاز جذبکننده را تا حدی به سمت زمین هدایت میکند و لبه مقابل آن را دور میکند. تحلیل داوریشده در نشریه اخترشناسی و اخترفیزیک با استفاده از یک مدل بازیابی دو بعدی، یک جریان مافوق صوت رو به شرق و مشارکتهای ضعیفتر از سوی قطبها را استنتاج کرد.
تفاوت میان سرعت نسبی و سرعت کل
پژوهشگران انتظار دارند که WASP-127b از نظر جزر و مدی قفل شده باشد، به این معنا که یک چرخش به همان اندازه ۴.۱۷۸ روزِ مدار طول بکشد. این انتظار هنوز با اندازهگیری مستقیم چرخش تایید نشده است. استفاده از شعاع تخمینی و دوره مداری سیاره، سرعت چرخش استوایی را در حدود ۱.۶ کیلومتر بر ثانیه نشان میدهد.
بازیابی جوی کل سرعت استوایی را نزدیک به ۹.۳ کیلومتر بر ثانیه نشان داد. پس از حذف چرخش مورد انتظار، این تیم سرعت خودِ جریان را ۷.۷ به اضافه منهای ۰.۲ کیلومتر بر ثانیه محاسبه کرد.
اعلامیه رصدخانه جنوبی اروپا حداکثر حرکت را به ۹ کیلومتر بر ثانیه گرد کرد, یا نزدیک به ۳۳,۰۰۰ کیلومتر بر ساعت، حداکثر سرعتی است که بادهای این جریان به آن میرسند و منبع عدد بهطور گسترده اعلامشده است. این رقم حداکثری را که ماده جوی در امتداد استوا در حال حرکت است به تصویر میکشد.
ثبت روشی نوین برای نقشهبرداری آبوهوای فرازمینی
اهمیت عمیقتر این رصد در چیزی است که به نمایش میگذارد: جغرافیای جوی را میتوان از سیارهای که برای تصویربرداری به عنوان یک قرص بیش از حد دور است، بازیابی کرد.
ابزارهای مبتنی بر زمین در حال حاضر برای این کار مزیت دارند زیرا میتوانند دقت سرعت بسیار بالایی را که مورد نیاز است فراهم کنند. رصدخانه جنوبی اروپا انتظار دارد که تلسکوپ بسیار بزرگ و طیفنگار ANDES الگوهای ظریفتری را تفکیک کرده و این روش را به سمت سیارههای کوچکتر گسترش دهد.
سیاره WASP-127b با جوی وسیع و مداری بسیار کوتاه، هدفی به طور غیرمعمول مطلوب است. عوالم صخرهای بسیار دشوارتر خواهند بود، اما قلههای دوگانه مسیری را از شناسایی مولکولها تا بازسازی گردش جوی نشان میدهند. گزارش دانشگاه گوتینگن تأکید میکند که این نتیجه آزمایشی جدید برای مدلهای گردش کلی در سیارههای فراخورشیدی ارائه میدهد.
