Už Saulės sistemos ribų aptiktas netikėtas dėsningumas: karštose planetose vėjai elgiasi atvirkščiai

Vėjai, kurie laužo taisykles

Milžiniškos dujinės planetos, vadinamos karštaisiais Jupiteriais, skrieja taip arti savo žvaigždžių, kad jų atmosfera įkaista iki kelių tūkstančių laipsnių. Pagal ilgai taikytus atmosferos modelius tai turėtų reikšti ir ypač greitus vėjus, nes didesnis įkaitimas stiprina oro masių cirkuliaciją.

Vis dėlto nauja septynių karštųjų Jupiterių analizė parodė priešingą vaizdą: kuo planeta karštesnė, tuo jos vėjai, palyginti su lūkesčiais, atrodo lėtesni. Astronomai šį dėsningumą vadina netikėtu, nes jis kertasi su paprasta logika, kad karštis turėtų suteikti daugiau energijos atmosferai.

Kaip išmatuojami vėjai už Saulės sistemos ribų

Nors egzoplanetų magnetinių laukų tiesiogiai išmatuoti dar nepavyksta, mokslininkai gali gana tiksliai nustatyti vėjo greitį pagal cheminių elementų pėdsakus atmosferoje. Šiuo atveju stebėtas atmosferoje esantis išgaravęs geležies signalas, o Doplerio efektas leido įvertinti, kaip greitai juda dujos.

Stebėjimams panaudoti aukštos skyros spektrografai MAROON-X, įrengtas Gemini North teleskope, ir ESPRESSO, veikiantis ESO Very Large Telescope. Tokie prietaisai leidžia fiksuoti itin menkus spektrinių linijų poslinkius, kurie rodo dujų judėjimą planetos atmosferoje.

Magnetinis laukas kaip stabdis

Nustatyti vėjai vis tiek yra milžiniški, siekiantys apie 2–7 kilometrus per sekundę, tačiau svarbiausia yra tendencija: įkaitusios planetos nepademonstravo prognozuoto pagreitėjimo. Palyginimui, Jupiterio vėjai, laikomi vienais greičiausių Saulės sistemoje, siekia maždaug 0,4 kilometro per sekundę.

„Tai visiškai prieštarauja intuicijai, nes, jei visos kitos sąlygos panašios, karštesnės planetos turėtų turėti daugiau energijos, kuri pagreitintų vėjus“, – sakė astronomas Vivien Parmentier.

Tyrėjų teigimu, tikėtiniausias paaiškinimas yra magnetinis laukas, galintis lėtinti elektriškai įkrautų dujų judėjimą. Karštųjų Jupiterių aukštoje atmosferoje dėl temperatūrų dalis dujų tampa jonizuotos, todėl jų judėjimą gali slopinti magnetinė sąveika, vadinama magnetohidrodinaminiu stabdymu.

Remdamiesi nustatytu ryšiu tarp temperatūros ir vėjo greičio, autoriai preliminariai įvertino, kad šių planetų magnetinių laukų stiprumas gali būti keli gausai, panašiai kaip Jupiterio. Kadangi tai netiesioginis metodas, mokslininkai pabrėžia, jog reikės daugiau stebėjimų ir didesnės planetų imties, kad išvada būtų patvirtinta.

Kodėl tai svarbu ir kas toliau

Jei magnetinis stabdymas bus galutinai patvirtintas, tai gali tapti vienu įtikinamiausių įrodymų, kad už Saulės sistemos ribų egzistuoja aktyvūs planetų magnetiniai laukai. Tokie laukai svarbūs ne tik orų dinamikai, bet ir atmosferos išlikimui, nes gali padėti apsaugoti ją nuo žvaigždės vėjo ir spinduliuotės poveikio.

„Šis proveržis atveria visiškai naują langą egzoplanetų tyrimuose: pirmą kartą galime pradėti lyginti kitų pasaulių magnetines aplinkas“, – sakė astronomė Julia Seidel.

Tyrimas publikuotas žurnale Nature Astronomy ir atspindi platesnę šiuolaikinės astronomijos kryptį: pereiti nuo pavienių įdomių egzoplanetų istorijų prie statistiškai patikimų dėsningumų. Artimiausiais metais, plečiantis aukštos skyros spektroskopijos galimybėms ir daugėjant stebimų planetų, mokslininkai tikisi tiksliau įvertinti, kaip magnetiniai laukai formuoja karštųjų Jupiterių klimatą.