กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ตรวจพบลมความเร็ว 8,000 กม./ชม. และความร้อนจัดบนดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-43 b

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ บันทึกข้อมูลที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-43 b ซึ่งเป็นก๊าซยักษ์ยักษ์ที่อยู่ห่างจากโลก 280 ปีแสง การสังเกตการณ์ระบุถึงลมเส้นศูนย์สูตรที่สูงถึง 8,000 กม./ชม. และความแปรผันของความร้อนที่รุนแรงระหว่างซีกโลกของเทห์ฟากฟ้า ดาวเคราะห์ดวงนี้มีมิติเทียบได้กับดาวพฤหัสบดีและโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ด้วยระยะห่างที่สั้นกว่าที่แยกดาวพุธออกจากดวงอาทิตย์

ความใกล้ชิดกับดาวฤกษ์ทำให้ดาวเคราะห์นอกระบบใช้เวลาแปลทั้งหมดภายใน 19.5 ชั่วโมง โครงสร้างวงโคจรนี้ทำให้เกิดกระแสน้ำขึ้นน้ำลง ทำให้ด้านหนึ่งได้รับแสงสว่างอย่างถาวร และอีกด้านอยู่ในความมืดอย่างต่อเนื่อง หน่วยงานอวกาศ NASA ประสานงานการวิเคราะห์ข้อมูลอินฟราเรด ซึ่งเผยให้เห็นการมีอยู่ของเมฆหนาทึบในด้านกลางคืนและไอน้ำกระจายไปทั่วชั้นบรรยากาศ

พลศาสตร์ทางความร้อนและการหมุนแบบซิงโครไนซ์ของก๊าซยักษ์

เทห์ฟากฟ้าจัดอยู่ในกลุ่มดาวพฤหัสร้อน ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีก๊าซขนาดใหญ่เหล่านี้โคจรใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากและได้รับการแผ่รังสีในระดับสูง การหมุนแบบซิงโครไนซ์ของ WASP-43 b ป้องกันการเกิดวงจรกลางวันและกลางคืนเหมือนกับที่บันทึกไว้บนโลก ซีกโลกหนึ่งได้รับแสงดาวอย่างต่อเนื่อง ฝั่งตรงข้ามยังคงอยู่ในความมืด

การวัดความร้อนบ่งบอกถึงความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างสองซีกของโลก ซีกโลกในเวลากลางวันจะมีอุณหภูมิสูงถึงเกือบ 1,250°C ความร้อนระดับนี้ทำให้สามารถหลอมเหล็กที่พื้นผิวบรรยากาศได้ ด้านกลางคืนมีอากาศเย็นสบาย โดยมีเทอร์โมมิเตอร์แสดงอุณหภูมิประมาณ 600°C

ความไม่สมดุลของอุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่อโครงสร้างบรรยากาศโลก เจมส์ เวบบ์ ตรวจพบว่าด้านที่ส่องสว่างสะท้อนรังสีอินฟราเรดอย่างเข้มข้น ทำให้เกิดลักษณะที่สว่างบนเซ็นเซอร์ ด้านมืดยังคงมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไปเนื่องจากการก่อตัวของสิ่งกีดขวางทางอุตุนิยมวิทยา ความแตกต่างของความร้อนระหว่างโซนต่างๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของก๊าซในระดับดาวเคราะห์

เครื่องมือ MIRI จับภาพความแปรผันของแสงอินฟราเรด

นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องมืออินฟราเรดกลาง (MIRI) ที่ติดมากับกล้องโทรทรรศน์เพื่อทำแผนที่ อุปกรณ์ทำงานโดยจับแสงอินฟราเรดช่วงกลาง ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะสำหรับการบันทึกการปล่อยความร้อนในห้วงอวกาศ ทีมงานได้เฝ้าสังเกตระบบดาวเพื่อหาวงโคจรของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมากกว่าหนึ่งวง

ระยะห่าง 280 ปีแสงและแสงจ้าที่เกิดจากดาวฤกษ์แม่ทำให้ไม่สามารถจับภาพ WASP-43 b โดยตรงได้ นักวิจัยได้ใช้เทคนิคเฟสโค้งเพื่อเอาชนะข้อจำกัดทางเทคนิคนี้ วิธีการนี้ประกอบด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงความสว่างรวมของระบบเมื่อดาวเคราะห์หมุนรอบดาวฤกษ์

ความสว่างที่กล้องโทรทรรศน์จับได้เพิ่มขึ้นเมื่อซีกโลกร้อนของ WASP-43 b หันหน้าเข้าหาเลนส์ การแผ่รังสีอินฟราเรดจะลดลงตามสัดส่วนเมื่อด้านกลางคืนเข้ารับตำแหน่งด้านหน้า การอ่านการสั่นเหล่านี้อย่างต่อเนื่องทำให้เกิดแผนที่ความร้อนสามมิติของบรรยากาศ

การรวบรวมข้อมูลเกิดขึ้นที่ความยาวคลื่นเฉพาะ ช่วงระหว่าง 5 ถึง 12 ไมครอน หน้าต่างสังเกตการณ์นี้ให้รายละเอียดที่แม่นยำเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีและอุณหภูมิของก๊าซ กระบวนการระเบียบวิธีเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการสอบเทียบที่เข้มงวด:

• การตรวจสอบรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากระบบดาวอย่างต่อเนื่อง
• บันทึกการหยดและจุดสูงสุดในความส่องสว่างระหว่างการแปลความยาว 19.5 ชั่วโมง
• การแยกแสงที่สะท้อนจากดาวเคราะห์โดยสัมพันธ์กับความสว่างของดาวฤกษ์
• การระบุลายเซ็นทางเคมีผ่านสเปกโทรสโกปีแบบส่องผ่าน

การประยุกต์ใช้เทคนิคเหล่านี้ร่วมกันทำให้สามารถระบุองค์ประกอบเฉพาะในบรรยากาศได้ ไอน้ำปรากฏขึ้นอย่างชัดเจนในสเปกตรัมที่วิเคราะห์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายในการติดตามความสูงของการก่อตัวของเมฆ

Leia Tambem

Netflix จะเปิดตัวผลงาน 5 เรื่องระหว่างวันที่ 1 ถึง 5 มิถุนายน 2026

การปะทุของภูเขาไฟ Hunga Tonga ในปี 2022 ช่วยทำความสะอาดมีเทนที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

Stephen Curry อยู่ในอันดับที่ 6 ในบรรดานักกีฬาที่มีรายได้สูงที่สุดในโลกด้วยรายได้ 124.7 ล้านเหรียญสหรัฐ

ขาดมีเธนและลมเส้นศูนย์สูตรความเร็วสูง

การวิเคราะห์ซีกโลกตอนกลางคืนเผยให้เห็นบริเวณที่มืดกว่ามากในการอ่านค่าอินฟราเรด ข้อมูลชี้ให้เห็นถึงการมีอยู่ของชั้นเมฆหนาที่ระดับความสูงสูง การก่อตัวของอุตุนิยมวิทยานี้จะปิดกั้นรังสีความร้อนจากชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ ปรากฏการณ์นี้อธิบายถึงการลดลงของการปล่อยความร้อนที่ตรวจพบโดยเครื่องมือ MIRI

ด้านมืดไม่ถึงจุดเยือกแข็งโดยสมบูรณ์เนื่องจากระบบถ่ายโอนพลังงาน ลมเหนือเสียงจะเคลื่อนอากาศร้อนยวดยิ่งจากซีกโลกกลางวันไปยังโซนเวลากลางคืน ความเร็วของกระแสลมเหล่านี้สูงถึง 8,000 กม./ชม. ในบริเวณเส้นศูนย์สูตร การไหลคงที่ช่วยป้องกันฉนวนกันความร้อนทั้งสองด้านของโลก

องค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเป็นข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนถึงความเร็วลม แบบจำลองทางทฤษฎีระบุว่ามีเธนควรก่อตัวเป็นจำนวนมากในด้านกลางคืน ซึ่งอุณหภูมิจะลดลงเหลือ 600°C เจมส์ เวบบ์ไม่ได้ตรวจพบก๊าซนี้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญในการสังเกตการณ์

การขาดมีเทนเกิดขึ้นเนื่องจากการไหลเวียนของบรรยากาศทำให้ก๊าซผสมกันเร็วมาก อากาศร้อนจากตอนกลางวันซึ่งอุดมไปด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ บุกรุกซีกโลกมืดด้วยความเร็วสูง ปฏิกิริยาเคมีไม่มีเวลาเพียงพอที่จะเปลี่ยนคาร์บอนให้เป็นมีเธน ก่อนที่ลมจะดึงมวลอากาศกลับสู่บริเวณที่มีแสงสว่าง พลวัตพิสูจน์ความรุนแรงของสภาพอากาศใน WASP-43 b

ผลกระทบของการสังเกตเพื่อสร้างแผนที่โลกใหม่

ดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-43 b ถูกรวมอยู่ในแคตตาล็อกทางดาราศาสตร์แล้วหลังจากการสังเกตการณ์เบื้องต้นโดยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลและสปิตเซอร์ อุปกรณ์ก่อนหน้านี้ได้ยืนยันการมีอยู่ของเทห์ฟากฟ้าและให้ข้อมูลประมาณการวงโคจรเบื้องต้น การเข้าร่วมการวิจัยของ James Webb ได้ยกระดับความละเอียดของข้อมูลในการสำรวจอวกาศในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน

ความสามารถในการแยกแสงดาวออกจากการแผ่รังสีของดาวเคราะห์ด้วยความแม่นยำสูงช่วยตรวจสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในดาราศาสตร์สมัยใหม่ ขณะนี้นักวิจัยสามารถทำนายพฤติกรรมของบรรยากาศที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องตรวจวัดทางกายภาพ การศึกษาก๊าซยักษ์ใกล้ดาวฤกษ์ทำหน้าที่เป็นห้องปฏิบัติการสำหรับปรับปรุงเครื่องมือตรวจจับ

เทคนิคที่ได้รับการปรับปรุงในระหว่างการวิเคราะห์ WASP-43 b จะถูกนำไปใช้กับการค้นหาดาวเคราะห์หินที่มีขนาดเล็กกว่า การระบุโมเลกุลของน้ำและการวัดลมที่อยู่ห่างออกไปหลายล้านล้านกิโลเมตรแสดงให้เห็นถึงความไวของเครื่องมือในปัจจุบัน ระบบสุริยะไม่มีดาวเคราะห์ดวงใดที่มีลักษณะภูมิอากาศคล้ายคลึงกัน

การรวมกันของความร้อนจัด น้ำขึ้นน้ำลง ลมความเร็วเหนือเสียง และเมฆทึบแสง ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ไฮโดรเจนและฮีเลียมมีอิทธิพลเหนือองค์ประกอบของอากาศ ในขณะที่การแผ่รังสีของดวงดาวเป็นตัวกำหนดจังหวะของพายุทั่วโลก การทำแผนที่ดาวเคราะห์นอกระบบอย่างต่อเนื่องจะขยายฐานข้อมูลเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบดาวเคราะห์