Dengan menggabungkan empat teleskop raksasa dari teleskop yang sangat besar, tim internasional telah mengamati Exoplanet Wasp-121b dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, mengungkapkan salah satu iklim paling ekstrem di galaksi.
WASP-121B adalah salah satu exoplanet yang paling banyak dipelajari. Dikenal karena kondisi ekstremnya seperti awan uap logam-itu termasuk dalam kategori Jupiters ultra-panas. Untuk mengeksplorasi misteri, tim astronom internasional, termasuk para peneliti dari Departemen Astronomi Universitas Jenewa (Unige) dan Pusat Penelitian Nasional Planet, menggabungkan pengamatan dari empat teleskop raksasa dari teleskop Observatorium Selatan (ESO) yang sangat besar. Dengan menyelidiki beberapa lapisan atmosfer, mereka telah menghasilkan dataset yang paling rinci hingga saat ini di atmosfer exoplanet. Di antara penemuan mereka: kehadiran angin yang kuat dan sama sekali tidak terduga. Diterbitkan di Alamtemuan ini menantang model atmosfer yang ada.
Jupiter ultra-panas adalah exoplanet sama masifnya dengan Jupiter (300 kali ukuran Bumi), tetapi yang, tidak seperti Jupiter, orbit sangat dekat dengan bintang mereka. Kedekatan ini dan ukurannya yang besar membuat mereka lebih mudah dideteksi dan dipelajari. Namun, insolasi luar biasa mereka – ribuan kali lebih kuat daripada Bumi – menghasilkan iklim yang lebih ekstrem daripada planet mana pun di tata surya. Ini membuat laboratorium ideal yang sangat penting untuk menguji teori dan model numerik atmosfer planet dan iklim.
Ini seperti berada di film fiksi ilmiah
WASP-121B, juga dikenal sebagai Tylos, adalah salah satu Jupiters ultra-hot yang paling banyak dipelajari. Planet raksasa gas ini terletak sekitar 900 tahun cahaya dari Bumi, di rasi bintang selatan. Dibutuhkan hanya 30 jam untuk melingkari bintangnya dan melewati di depannya hampir setiap hari.
Selama bagian ini, atau “transit”, para astronom secara bersamaan menunjuk keempat teleskop raksasa yang membentuk teleskop yang sangat besar ESO (VLT), yang terletak di Gunung Paranal di Gurun Atacama Chili. Cahaya bintang, disaring melalui atmosfer exoplanet transit, kemudian dikumpulkan oleh masing-masing dari empat cermin berdiameter delapan meter dan disalurkan melalui serat optik ke instrumen espresso, dibangun dan dipasang pada tahun 2018 di bawah tanggung jawab Departemen Universitas Jenewa Jenewa astronomi.
“Espresso adalah spektrograf, yaitu mesin pelangi yang memecah cahaya bintang menjadi warna. Semakin ringan yang kita miliki, semakin cerah warna dan semakin tepat pengamatan. Dengan menggabungkan empat teleskop besar, espresso mengumpulkan lebih banyak cahaya daripada spektrograf lainnya di dalamnya Dunia, “menjelaskan David Ehrenreich, associate professor di Departemen Astronomi di Fakultas Sains dan Rekan Penelitian Universitas Jenewa. “Dengan demikian kita dapat mencapai tingkat detail yang belum pernah diperoleh sebelumnya dalam pengamatan kami tentang atmosfer exoplanet ini”.
Teori terguncang
Tim dapat menyelidiki beberapa lapisan suasana Wasp-121b. Dengan mendeteksi dan melacak jalur uap besi, natrium dan hidrogen pada ketinggian yang berbeda, mereka menentukan kecepatan angin yang bertiup pada ketinggian rendah, sedang dan tinggi. Hasilnya, peta tiga dimensi sirkulasi atmosfer, membatalkan prediksi teoretis: “Atmosfer planet ini berperilaku dengan cara yang menantang pemahaman kita tentang bagaimana cuaca bekerja, tidak hanya di bumi, tetapi di semua planet. Ini seperti berada dalam fiksi ilmiah Film “, kata Julia Victoria Seidel, mantan kandidat doktoral di University of Geneva, sekarang seorang peneliti di ESO dan Laboratory Lagrange di Prancis, yang memimpin penelitian tim.
Angin kencang
Updraft yang kuat mengangkat uap besi tebal dari kedalaman hangus di sisi hari dan mengusirnya ke sisi malam yang jauh lebih dingin. Updraft ini overhung oleh arus udara cepat, atau aliran jet, yang mengedarkan udara dari lapisan menengah di sekitar khatulistiwa planet. “Model teoritis meramalkan sebaliknya, membalikkan posisi kedua lapisan ini!” Seru Julia Seidel.
Pola sirkulasi atmosfer yang mengejutkan ini diselesaikan oleh perluasan lapisan atmosfer tertinggi, diseret dan diaduk di pangkalan mereka oleh aliran jet. Gas -gas yang lebih ringan, seperti hidrogen, akhirnya luput dari gravitasi planet ini. “Bahkan angin Neptunian, yang paling keras di tata surya, bertiup 2.000 km/jam, tampak seperti angin sepoi-sepoi dibandingkan dengan kemarahan angin tawon-121b, yang mencapai 70.000 km/jam”, tambah Julia Seidel.
Dari iklim ekstrem ke beriklim sedang
Jika kondisi cuaca yang berlaku pada Tylos menantang model sirkulasi umum yang digunakan untuk mensimulasikan iklim planet, justru karena Jupiters yang sangat panas mendorong model-model ini ke batas mereka, bahkan di luar bidang aplikasi mereka. Inilah tepatnya yang diminati oleh para ilmuwan: memahami dan mensimulasikan iklim paling ekstrem untuk membuatnya kompatibel dengan pengamatan ini. Ini mungkin akan membutuhkan memperhitungkan fenomena fisik baru.
Namun, mempelajari iklim exoplanet yang berpotensi layak huni, akan membutuhkan sumber daya yang lebih besar. ESO’s Sore Large Telescope (ELT), yang saat ini sedang dibangun di Gunung Armazones di Chili, harus memberikan jawaban pertama sekitar tahun 2030. “Dengan ELT dan cermin berdiameter 39 meter, kami akan memasuki era baru,” kata David Ehrenreich. Unige adalah salah satu kontraktor utama untuk Andes (Armazones High Dispersion Echelle Spectrograph), setara dengan Espresso VLT. “Andes akan mengizinkan kita untuk mempelajari iklim seperti Bumi, dan kita pasti akan berada di beberapa kejutan! ”.
