Tak mogłoby wyglądać piekło. W odległości 637 lat świetlnych od Ziemi znajduje się upiornie gorąca planeta pozasłoneczna. Nad jedną jej półkulą unoszą się metale w stanie gazowym. Na drugą padają deszcze płynnego żelaza. 

Jak się nazywa ten świat? WASP-76b. Został odkryty już 13 lat temu, jednak ciągle sprawia naukowcom niespodzianki. Obserwacje wykonane z użyciem europejskiego teleskopu kosmicznego CHEOPS sugerują, że w atmosferze WASP-76b powstaje gloria. To rzadkie i piękne zjawisko optyczne przypomina koncentryczną tęczę. Jasny obszar, w którym widać kolorowe pierścienie różnej wielkości. 

Poza Ziemią gloria pojawia się tylko na Wenus. „Kulista tęcza” na WASP-76b byłaby więc pierwszą obserwacją tego zjawiska poza Układem Słonecznym.

Piekielna planeta z gigantycznymi temperaturami

WASP-76b jest gorącym jowiszem. Tak nazywa się gazowe olbrzymy, krążące bardzo blisko swojej gwiazdy. Na WASP-76b rok trwa tylko niecałe dwa dni. Dystans dzielący ten glob od macierzystej gwiazdy jest dwanaście razy mniejszy niż odległość między Merkurym a Słońcem. Piekielna planeta jest o jedną dziesiątą lżejsza od Jowisza, za to dwa razy od niego większa. 

Dokładniejsze obserwacje ujawniły, dlaczego ten pozasłoneczny gigant jest tak szczególny. Otóż planeta i jej gwiazda podlegają obrotowi synchronicznemu (tak jak Ziemia i Księżyc). WASP-76b jest cały czas zwrócona do gwiazdy tą samą połową.

Sprawia to, że panujące tam warunki są ekstremalne. Na jasnej półkuli temperatury dochodzą do 2400 st. C. Na ciemnej połowie jest znacznie chłodniej, przy czym „znacznie” należy traktować ostrożnie. Temperatura spada tam o 1000 st. C, do 1400 st C.

Tak gorący świat jest krainą parujących i kondensujących metali. Po jasne stronie żelazo przechodzi w stan gazowy. Po przepłynięciu na nocną półkulę skrapla się. I najprawdopodobniej spada z chmur niczym deszcz, w formie płynnej.

Rzadkie zjawisko optyczne na planecie pozasłonecznej

Tę wyjątkową planetę pozasłoneczną astronomowie obserwowali za pomocą satelity CHEOPS (CHaracterising ExOPlaet Satellite), należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej. W ciągu trzech lat wykonali 23 obserwacje globu przesuwającego się na tle tarczy gwiazdy. Analiza danych wykazała coś zaskakującego: na planecie pojawia się silne pojaśnienie. Znajduje się w miejscu, gdzie półkula nocna WASP-76b przechodzi w dzienną.

– Podejrzewamy, że ta nieoczekiwana poświata może być spowodowana silnym, zlokalizowanym i anizotropowym (zależnym od kierunku) odbiciem. Czyli efektem glorii – mówi astronom Olivier Demangeon z portugalskiego Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, główny autor badań.

Gdyby hipoteza ta się potwierdziła, byłoby to unikatowe odkrycie. – Istnieje powód, dla którego wcześniej nie widzieliśmy glorii poza Układem Słonecznym. Wymaga ona bardzo szczególnych warunków – wyjaśnia Demangeon. – Potrzebne są cząstki atmosferyczne, które byłyby prawie idealnie kuliste, jednolite i wystarczająco stabilne, aby można je było obserwować przez długi czas. Ponadto pobliska gwiazda planety musi świecić bezpośrednio na nią, a obserwator – w tym przypadku CHEOPS – musi znajdować się we właściwym położeniu – wylicza naukowiec.

Jak powstaje rzadkie zjawisko optyczne: gloria?

Chociaż gloria przypomina zwiniętą w kulę tęczę, powstaje w nieco inny sposób. Tęcza pojawia się, gdy światło przechodzi z ośrodka o jednej gęstości (powietrze) do ośrodka o innej gęstości (woda). Fale elektromagnetyczne ulegają wówczas refrakcji, czyli uginają się. W zależności od długości – w różnym stopniu. To powoduje, że białe światło rozszczepia się na kolorowe składowe. 

Z kolei gloria powstaje, gdy światło przechodzi przez wąskie szczeliny, np. pomiędzy kroplami w chmurze albo we mgle. W tym przypadku światło ulega dyfrakcji. Ugina się, tworząc kolorowe pierścienie.

Czego dowiadujemy się dzięki glorii?

Jeśli kolejne obserwacje potwierdzą, że w atmosferze WASP-76b istnieje gloria, dowiedzielibyśmy się nowych rzeczy o tym niezwykłym globie. Obecność glorii oznaczałaby, że tamtejsze chmury muszą składać się z idealnie okrągłych kropel. Ponadto, że utrzymują się minimum przez trzy lata. Albo że istnieje mechanizm ich uzupełniania. Wskazywałoby to też, że atmosfera WASP-76b ma stałą temperaturę.

Naukowcy mają nadzieję rozstrzygnąć kwestię glorii na piekielnej planecie dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Webba. A konkretnie – dzięki wykorzystaniu do obserwacji spektrografu bliskiej podczerwieni NIRSPEC, jednego z instrumentów naukowych Webba. 

Badania WASP-76b zostały opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym „Astronomy & Astrophysics”.

Źródła: Phys.org, space.com, Astronomy & Astrophysics.