Astronomowie zaobserwowali podwójne helowe ogony egzoplanety WASP-121b podczas pełnego monitorowania orbity

Naukowcy zakończyli szczegółowe obserwacje procesu parowania atmosfery egzoplanety WASP-121b, określanej jako „ultranagrzany Jowisz”. Obiekt ten znajduje się w odległości około 858 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Rufy. Badanie, przeprowadzone przez ekspertów z Instytutu Badań Egzoplanet im. Trottier (iREx) na Uniwersytecie w Montrealu oraz Uniwersytetu Genewskiego, ujawniło niezwykłą strukturę składającą się z dwóch ogonów helu odchodzących od planety. Wyniki tej pracy zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications 8 grudnia 2025 roku, bazując na ciągłych obserwacjach przeprowadzonych pod koniec 2025 roku.

Aby zbadać ten proces, zespół prowadził nieprzerwane obserwacje planety przez blisko 37 godzin, wykorzystując instrument NIRISS na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Takie podejście umożliwiło zarejestrowanie utraty atmosfery na przestrzeni pełnego okrążenia gwiazdy. WASP-121b charakteryzuje się ekstremalnymi warunkami atmosferycznymi, a jej okres orbitalny wynosi zaledwie 30 godzin. Temperatura na planecie dochodzi do około 2300 stopni Celsjusza (4200 stopni Fahrenheita). Ta ekstremalna gorączka powoduje odparowywanie lżejszych gazów, takich jak wodór i hel, które uciekają w przestrzeń kosmiczną, co ma istotny wpływ na rozmiar, skład i długoterminową ewolucję planety.

Główny badacz, Romain Allard z Uniwersytetu w Montrealu, określił to odkrycie jako wyznacznik nowego standardu w dziedzinie nauki o egzoplanetach. Obserwacja ta dostarczyła najdokładniejszego jak dotąd obrazu parowania atmosfery, zjawiska, które wcześniej było rejestrowane jedynie jako krótkotrwałe zdarzenia podczas tranzytów. Najważniejszym elementem odkrycia było stwierdzenie, że ulatniający się hel tworzy nie jeden, lecz dwa potężne ogony, rozciągające się na ponad połowę orbity planety. To stanowi prawdziwe wyzwanie dla dotychczasowych modeli.

Jeden z tych heluowych ogonów podąża za planetą, wypychany przez promieniowanie gwiazdy i wiatr słoneczny. Drugi natomiast ciągnie się przed planetą, co sugeruje, że może być przyciągany przez grawitację gwiazdy. Te podwójne struktury, których średnica przekracza średnicę samej planety ponad stukrotnie, podważają obecne modele atmosferyczne. Aktualne symulacje nie są w stanie precyzyjnie odtworzyć tej skomplikowanej trójwymiarowej geometrii. Vincent Bourrier, członek zespołu z Uniwersytetu Genewskiego, podkreślił, że te dane uwidaczniają ograniczenia modeli numerycznych i wymuszają poszukiwanie nowych mechanizmów fizycznych, które mogłyby wyjaśnić ewolucję takich planet.

Odkrycie to ma kluczowe znaczenie dla szerszego zrozumienia ewolucji planet. Pozwala zastanowić się, czy podobne procesy utraty masy mogą przekształcać gazowe olbrzymy w mniejsze obiekty, zbliżone rozmiarem do Neptuna, lub nawet w skaliste jądra całkowicie pozbawione otoczki gazowej. WASP-121b była już znana ze swoich nietypowych cech, w tym chmur odparowanego metalu oraz opadów rubinów i szafirów, co jest efektem jej ekstremalnej bliskości do macierzystej gwiazdy. Ciągłe monitorowanie ustanowiło nowy rekord w wykrywaniu absorpcji helu, obejmując niemal 60% orbity planety.

To badanie dowodzi zdolności czułości JWST do szczegółowego mapowania dynamiki parowania atmosfery na dużych odległościach i w długich okresach. W projekcie uczestniczyli astronomowie z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE), Narodowego Centrum Badań Planetarnych (PlanetS) oraz Instytutu Badań Egzoplanet im. Trottier (iREx) przy Uniwersytecie w Montrealu (UdeM). Profesor Lisa Dang z Waterloo zwróciła uwagę na wyjątkową czystość sygnału helu podczas analizy danych. Obserwacja ta, wcześniej dostępna jedynie w krótkich momentach podczas tranzytów, stanowi teraz ważny krok w pojmowaniu dynamiki ucieczki atmosfery. Zmusza to naukowców do zbadania, czy struktura podwójnego ogona jest unikalna dla WASP-121b, czy też występuje powszechnie u innych gorących egzoplanet. Uchwycenie procesów dynamicznych w trakcie pełnego cyklu orbitalnego to znaczące osiągnięcie techniczne w dziedzinie badań egzoplanet.