เจมส์ เวบบ์ เผยสภาพอากาศสุดขั้วบนโลกที่อยู่ห่างออกไป 280 ปีแสง หลายวันสร้างเหล็ก ลมความเร็วถึง 8,000 กม./ชม.

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ได้เปิดเผยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับสภาพอากาศของ WASP-43 b ซึ่งเป็นก๊าซยักษ์ยักษ์ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 280 ปีแสง ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้มีบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูงมาก มีเมฆหนาทึบในด้านกลางคืน และลมเส้นศูนย์สูตรที่ความเร็วประมาณ 8,000 กม./ชม. การค้นพบนี้นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการศึกษาบรรยากาศนอกระบบสุริยะ

การสังเกตการณ์โดยละเอียดช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดทำแผนที่สภาพภูมิอากาศของโลกอันห่างไกลซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพฤหัสบดีได้ WASP-43 b โคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยระยะทางที่สั้นกว่าดาวพุธจากดวงอาทิตย์มาก โดยโคจรรอบดาวฤกษ์ 1 รอบในเวลาเพียง 19.5 ชั่วโมง ความใกล้ชิดนี้ส่งผลให้เกิดการแบ่งแยกที่รุนแรงระหว่างซีกโลกกลางวันและกลางคืนของคุณ

การแบ่งแยกที่รุนแรงระหว่างกลางวันและกลางคืนอย่างถาวร

WASP-43 b จัดอยู่ในประเภท “ดาวพฤหัสร้อน” ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เป็นก๊าซขนาดใหญ่ประเภทหนึ่งที่ประสบกับความร้อนจัดเนื่องจากมีวงโคจรใกล้ดาวฤกษ์มาก เงื่อนไขที่โดดเด่นที่สุดของระบบนี้คือการหมุนแบบซิงโครไนซ์ ดาวเคราะห์จะรักษาด้านเดิมที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์เสมอ ส่งผลให้ด้านหนึ่งสว่างอย่างถาวร และด้านหนึ่งอยู่ในความมืดตลอดเวลา โดยไม่มีการสลับกลางวันและกลางคืนตามปกติบนโลก

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างซีกโลกทั้งสองนั้นน่าทึ่งมาก ด้านกลางวันซึ่งได้รับรังสีจากดวงดาวโดยตรงอย่างถาวร จะมีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 1,250°C อุณหภูมินี้สูงพอที่จะทำให้เหล็กร้อนถึงจุดที่สามารถหลอมได้ ในทางตรงกันข้าม ซีกโลกกลางคืนซึ่งอยู่ในเงามืดตลอดเวลา บันทึกอุณหภูมิได้ประมาณ 600°C

ความไม่สมดุลของสภาพอากาศมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจพฤติกรรมในชั้นบรรยากาศของโลก ด้านกลางวันปรากฏค่อนข้างสว่างในการตรวจวัดอินฟราเรดโดยเจมส์ เวบบ์ ซึ่งสะท้อนถึงรังสีที่รุนแรงที่ได้รับ NASA ได้เปิดตัวการวิเคราะห์ที่เสริมว่าการแยกความร้อนนี้ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศของ WASP-43 b อย่างไร

กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ใช้แสงอินฟราเรดในการวัด

การวัดทำโดยใช้ MIRI (Mid-Infrared Instrument) ของ James Webb ซึ่งจับแสงในช่วงอินฟราเรดกลาง เครื่องมือนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถประมาณอุณหภูมิ ขอบเขตของการปกคลุมของเมฆ การมีอยู่ของไอน้ำ และการไหลเวียนของบรรยากาศ ข้อมูลได้มาจากความแปรผันของความสว่างของระบบเมื่อดาวเคราะห์โคจรเสร็จ

กล้องโทรทรรศน์ไม่ได้สร้างภาพ WASP-43 b โดยตรง ระยะทางที่ไกลมากของดาวเคราะห์ ขนาดที่เล็กเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แม่ และความสว่างของดาวฤกษ์ที่ใกล้เคียง ทำให้การสังเกตการณ์โดยตรงมีความท้าทาย ดังนั้นจึงใช้วิธีการสังเกตทางอ้อมเพื่อถอดรหัสลักษณะบรรยากาศของมัน

การวิเคราะห์อาศัยแสงอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากระบบระหว่างวงโคจรของดาวเคราะห์ ส่วนต่างๆ ของ WASP-43b เผชิญหน้ากับเจมส์ เวบบ์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในความสว่างทั้งหมดที่สังเกตได้ เมื่อมองเห็นด้านที่ร้อนกว่าของโลก ความสว่างโดยรวมก็เพิ่มขึ้น เมื่อซีกโลกกลางคืนมีอิทธิพลเหนือสนามสังเกตการณ์ การปล่อยอินฟราเรดก็ลดลง เทคนิคนี้ทำให้สามารถเปรียบเทียบลักษณะเฉพาะของแต่ละภูมิภาคได้

การสังเกตการณ์ครอบคลุมความยาวคลื่นระหว่าง 5 ถึง 12 ไมครอน ซึ่งเป็นช่วงที่มีความไวสูงต่อความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุร้อน กล้องโทรทรรศน์ติดตามวงโคจร WASP-43 b มากกว่าหนึ่งวงโคจรเพื่อสร้างแผนที่คร่าวๆ ของการกระจายอุณหภูมิโดยรอบ

• การตรวจจับความร้อน:วัตถุที่ร้อนกว่าจะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมามากขึ้น
• รูปแบบความสว่าง:การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของการแผ่รังสีอินฟราเรดบ่งชี้ถึงบริเวณความร้อน การปิดกั้นเมฆ และรูปแบบการไหลเวียน
• การทำแผนที่ความร้อน:ติดตามวงโคจรหลายวงเพื่อสร้างแผนที่อุณหภูมิ
• เครื่องดนตรี MIRI:จำเป็นสำหรับการสังเกตการณ์ในแสงอินฟราเรดตอนกลาง

เมฆหนาทึบและลมความเร็วเหนือเสียง 8,000 กม./ชม

ในซีกโลกกลางคืนของ WASP-43b ข้อมูลของเจมส์ เวบบ์บ่งชี้บริเวณที่มืดกว่าในอินฟราเรด ลักษณะนี้สัมพันธ์กับการมีอยู่ของชั้นเมฆสูงและหนาซึ่งขัดขวางการแผ่รังสีความร้อนที่สังเกตได้จากกล้องโทรทรรศน์ แม้ว่าจะไม่มีแสงดาวส่องโดยตรง แต่ใบหน้าตอนกลางคืนก็ไม่ได้เย็นลงจนหมด ลมที่เร็วมากพัดพาความร้อนจากบริเวณที่มีแสงสว่าง และกระจายพลังงานบางส่วนไปรอบโลก

Leia Tambem

Royal Shakespeare Company ประกาศรายชื่อนักแสดง 36 คนสำหรับละครเรื่อง ‘Game of Thrones: The Mad King’

นิวซีแลนด์เรียกตัว Michael Woud และผู้รักษาประตูเลื่อนการแต่งงานเพื่อแข่งขันฟุตบอลโลกที่ไม่เคยมีมาก่อน

โครินเธียนส์กำหนดเงินเดือนสูงสุดสำหรับการต่อสัญญากับเมมฟิส เดปาย

การหมุนเวียนทั่วโลกมีความสำคัญต่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ มันผสมก๊าซและเชื่อมต่อซีกโลกทั้งสอง ซึ่งตามแบบจำลองบรรยากาศที่ใช้ในการศึกษานี้ จะป้องกันไม่ให้ด้านกลางวันและกลางคืนพัฒนาแยกจากกันโดยสิ้นเชิง เมฆในด้านกลางคืนเป็นองค์ประกอบสำคัญในการศึกษานี้เพื่ออธิบายความแตกต่างของความสว่างระหว่างซีกโลก เนื่องจากชั้นบรรยากาศปิดกั้นการแผ่รังสีความร้อนจากชั้นล่าง

การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าชั้นสูงและหนาแน่นนี้ป้องกันส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีความร้อนจากชั้นบรรยากาศด้านล่างไม่ให้เข้าถึงกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งจะทำให้บริเวณตอนกลางคืนดูเย็นและมืดลงเมื่อตรวจวัดด้วยอินฟราเรด ในซีกโลกในเวลากลางวัน บรรยากาศจะดูชัดเจนขึ้นและไม่มีเมฆหนาทึบมาบดบังเหมือนกัน ซึ่งเป็นการยืนยันถึงความไม่สมดุลทางภูมิอากาศระหว่างทั้งสองฝ่าย

การแบ่งส่วนนี้แสดงให้เห็นว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกไม่สามารถอธิบาย WASP-43 b ได้อย่างเพียงพอ ภูมิภาคในเวลากลางวันและกลางคืนอย่างถาวรมีสภาพบรรยากาศที่แตกต่างกัน แม้ว่าพวกมันจะอยู่ในดาวเคราะห์ดวงเดียวกัน แต่ซีกโลกเหล่านี้ถูกควบคุมโดยการผสมผสานของการแผ่รังสีที่รุนแรง การไหลเวียนของก๊าซ และการก่อตัวของเมฆที่แตกต่างกัน ซึ่งเปลี่ยนวิธีการสังเกตความร้อนในแต่ละพื้นที่ นอกจากนี้ ยังมีการระบุถึงการมีอยู่ของไอน้ำ ซึ่งช่วยระบุลักษณะขององค์ประกอบบรรยากาศและให้เบาะแสเกี่ยวกับความสูงของเมฆและการถ่ายเทความร้อน

ข้อมูลที่สำคัญอีกชิ้นหนึ่งจากการวิเคราะห์คือการไม่มีก๊าซมีเทนอย่างมีนัยสำคัญในการตรวจวัดในด้านกลางคืน โมเลกุลมีเทนอาจปรากฏขึ้นในปริมาณมากขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า หากบรรยากาศไม่ผสมกันอย่างรวดเร็วและรวดเร็ว ตามข้อมูลของ NASA การไหลเวียนของชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นเร็วเกินไปจนทำให้เกิดการสะสมที่ตรวจพบได้ ซึ่งช่วยอธิบายการประมาณการลมเส้นศูนย์สูตรที่มีความเร็วสูงมาก ซึ่งสูงถึงประมาณ 8,000 กม./ชม. ลมเหล่านี้เคลื่อนไปทางทิศตะวันออก เชื่อมต่อซีกโลกและทำให้บรรยากาศมีการไหลเวียนอย่างถาวร การไม่มีก๊าซมีเทนบ่งชี้ว่าปฏิกิริยา อุณหภูมิ และการเคลื่อนที่ของชั้นบรรยากาศทำงานร่วมกัน ส่งผลให้สมดุลทางเคมีที่คาดหวังในภูมิภาคที่เย็นกว่าทำได้ยาก

ผลกระทบของการศึกษาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ

WASP-43 b ได้รับการตรวจสอบโดยกล้องโทรทรรศน์เช่นฮับเบิลและสปิตเซอร์แล้ว อย่างไรก็ตาม ความอ่อนไหวของเจมส์ เวบบ์ทำให้สามารถสังเกตการณ์ด้วยรายละเอียดที่มากขึ้นในช่วงอินฟราเรด ซึ่งขยายความเข้าใจเกี่ยวกับสภาพอากาศโลกของโลกได้อย่างมาก การรวมกันของการวัดล่าสุด ข้อมูลก่อนหน้านี้ และแบบจำลองสามมิติช่วยให้นักวิจัยแยกแยะความแตกต่างด้านแสง ด้านมืด และการไหลเวียนของก๊าซทั่วโลกได้อย่างชัดเจน

การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถอันน่าทึ่งของเวบบ์ในการสำรวจชั้นบรรยากาศของโลกที่อยู่ห่างจากโลกหลายล้านล้านกิโลเมตร สามารถวัดความแปรผันของความสว่าง ตรวจจับโมเลกุล และประมาณรูปแบบการไหลเวียนโดยไม่จำเป็นต้องสังเกตพื้นผิวดาวเคราะห์โดยตรง คาบการโคจรที่สั้นของ WASP-43 b ก็สนับสนุนการสังเกตการณ์เช่นกัน เนื่องจากดาวเคราะห์โคจรรอบหนึ่งรอบภายในเวลาไม่ถึงวันโลก ทำให้สามารถเปรียบเทียบระยะต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว

การวัดเหล่านี้จำเป็นสำหรับแบบจำลองการทดสอบที่ใช้ในการตีความบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ พวกมันยังสามารถมีส่วนร่วมในการวิเคราะห์ดาวเคราะห์ดวงเล็กในอนาคตได้ รวมถึงดาวเคราะห์ที่มีลักษณะใกล้เคียงกับโลกหินด้วย ตามข้อมูลเชิงสังเกต สภาพอากาศของ WASP-43 b ไม่มีเส้นขนานกันโดยตรงในระบบสุริยะ มันรวมเอาความร้อนที่มากพอจะหลอมเหล็ก คืนที่ปกคลุมไปด้วยเมฆหนาทึบ และลมความเร็วเหนือเสียงในบรรยากาศที่มีไฮโดรเจนและฮีเลียมครอบงำ จึงเป็นการเพิ่มข้อมูลอันมีค่าให้กับการศึกษาความหลากหลายของโลกนอกระบบสุริยะ