S pomočjo opazovanj vesoljskega teleskopa Kepler so na eksoplanetu, podobnem Jupitru, odkrili prisotnost atmosferskih vetrov in celo izmerili njihovo hitrost. S proučevanjem sistema v različnih fazah so lahko določili svetlobno krivuljo planeta in zamik njene faze glede na pričakovano vrednost, kar je posledica močnih vetrov, ki toploto iz dnevne prenašajo na temno stran planeta.
Vesoljski teleskop Kepler, izstreljen leta 2009, predstavlja veliko prelomnico v opazovalni astronomiji. Njegova glavna naloga je detekcija in karakterizacija planetov izven našega Osončja, imenovanih tudi eksoplaneti. Do danes je odkril čez 2300 potencialnih eksoplanetov, od katerih je potrjenih 61.
Teleskop planete okrog drugih zvezd išče z opazovanjem njihovih svetlobnih krivulj. Ko planet prečka zvezdino ploskev in del nje zakrije, se svetlost zvezde navidezno nekoliko zmanjša. Poleg tega ima planet na zvezdo gravitacijski vpliv, zaradi katerega položaj zvezde na nebu rahlo niha. Iz opisanih meritev lahko astronomi izračunajo velikost, maso in orbitalno periodo planeta.
Večina do sedaj odkritih eksoplanetov se nahaja zelo blizu svojih zvezd, zato so podrobnejše meritve zelo težavne. Astronomi pa so si nedavno domislili nove tehnike, s katero lahko zaznajo vetrove, ki pihajo na vročih jupitrih - planetih Jupitrove velikosti, vendar veliko bližje svojim matičnim zvezdam. Njihova površinska temperatura sega od 1000 do 3000 stopinj. Po kemični sestavi so podobni meglici, iz katere so nastali.
Vesoljski teleskop Kepler eksoplanete odkriva s pomočjo prehodov eksoplanetov. V primeru, ko planet zvezdi ves čas kaže isti obraz (podobno kot lahko ves čas z Zemlje opazujemo isti obraz Lune), na njem nastanejo močni vetrovi, ki prenašajo toploto na temno stran planeta. Pojav se kaže kot premik faze svetlobne krivulje od pričakovane, kjer dinamika ni bila upoštevana.
Svetlobna krivulja prikazuje svetlost sistema v odvisnosti od orbitalne faze, to je, kako je svetlost odvisna od lege planeta glede na zvezdo. Ko planet prečka zvezdo, se zgodi primarni mrk oziroma prehod. Ko se planet skrije za zvezdo, pride do sekundarnega mrka, pri katerem zaznamo le svetlobo zvezde. Če od meritev, ki jih dobimo, ko vidimo planet izven mrkov, odštejemo svetlobo zvezde, dobimo podatke o svetlobi, odbiti od planetove atmosfere. Spekter odbite svetlobe se v atmosferi nekoliko spremeni, zato je dragocen vir informacij o njeni kemični zgradbi, zastopanosti in dinamiki.
Modeli svetlosti eksoplanetov. Zgoraj sta prikazana planeta Zemljinega tipa, spodaj pa vroča jupitra, v primeru katerih je zaradi njihove sestave preučevanje lažje.
Površinsko gretje planeta s svetlobo zvezde je gonilna sila njegovega vremena. Študij podrobnosti svetlobnih krivulj tako vodi do razumevanja osnovnih vzorcev vremena na eksoplanetu. Astronomi so se zaenkrat osredotočili na tiste vroče jupitre, ki svoji zvezdi ves čas kažejo isti obraz (podobno kot lahko z Zemlje ves čas opazujemo isto stran Lune), kar ustvari izjemen gradient temperature med dnevno in nočno stranjo planeta. Verjetna posledica so hitri vetrovi, na katere lahko sklepamo iz meritev. Pričakujemo namreč, da bo svetlobna krivulja za sistem planeta in zvezde sinusoidalna z največjo svetlostjo med sekundarnim mrkom in najmanjšo med prehodom planeta čez zvezdino ploskev, vendar je izmerjena krivulja premaknjena. Vzrok za premik so horizontalni vetrovi na planetu, ki prenašajo toploto iz dnevne na nočno stran planeta in zamaknejo najtoplejše področje atmosfere. Tak premik so dejansko izmerili, kar je dokaz, da so horizontalni vetrovi res prisotni.
Računalniški model temperature in vetrov za atmosfero vročega jupitra, ki zvezdi ves čas kaže isto stran (zgoraj). Vetrovi, ki prenašajo toploto iz svetle na temno stran planeta, najtoplejše področje atmosfere premaknejo in povzročijo zamik svetlobne krivulje. Zgornji graf prikazuje povprečno gostoto izseva v infrardečem delu spektra v odvisnosti od 'zemljepisne' dolžine planeta.
Z Evropskim Zelo velikim teleskopom (VLT) so s pomočjo spektroskopije izmerili celo hitrost teh vetrov. Z merjenjem Dopplerjevega premika absorpcijskih črt ogljikovega monoksida so ugotovili, da je hitrost enaka 2 kilometra na sekundo, kar je 100-krat več od hitrosti vetrov na Zemlji. Čeprav ta trenutek lahko izmerimo le osnovne parametre podnebja, je to šele začetek raziskovanja atmosfer eksoplanetov, ki bo z izboljšavo tehnik in merilnih instrumentov hitro napredoval.
Vir: Astrobites