Komunikat prasowy

„To jest science-fiction”: pierwsze obserwacje 3D atmosfery jednej z egzoplanet ukazują unikalny klimat

18 lutego 2025

Astronomowie zajrzeli przez atmosferę planety poza Układem Słonecznym, po raz pierwszy mapując jej strukturę w 3D. Dzięki połączeniu wszystkich czterech teleskopów głównych stanowiących Bardzo Duży Teleskop (VLT), należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), znaleziono potężne wiatry niosące pierwiastki chemiczne takie jak żelazo i tytan, tworzące skomplikowane wzorce pogodowe w atmosferze planety. Odkrycie otwiera drzwi do szczegółowych badań składu chemicznego i pogody obcych światów.

„Atmosfera tej planet zachowuje się w sposób, który stanowi wyzwanie dla naszego zrozumienia funkcjonowania pogody – nie tylko na Ziemi, ale także na innych planetach. Wydaje się to kompletnym science-fiction” mówi Julia Victoria Seidel, badaczka z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Chile, główna autorka badań opublikowanych dzisiaj w Nature.

Planeta WASP-121b (znana także jako Tylos), znajduje się około 900 lat świetlnych od nas w kierunku konstelacji Rufy. Jest to ultragorący jowisz, gazowy olbrzym krążący wokół swojej gwiazdy tak blisko, że jeden rok trwa tam zaledwie około 30 ziemskich godzin. Co więcej, jedna strona planety jest gorąca, ponieważ jest zawsze zwrócona do gwiazdy, podczas gdy druga strona jest znacznie chłodniejsza.

Zespół zbadał głębiny atmosfery Tylos i ujawnił wiatry wieją w osobnych warstwach. Utworzono trójwymiarową mapę struktury atmosfery. Po raz pierwszy astronomowie byli w stanie zbadać atmosferę planety spoza Układu Słonecznego na takiej głębokości i takich szczegółach.

„To co znaleźliśmy było zaskakujące: strumień obraca materię wokół równika planety, podczas gdy oddzielny przepływ na niższych poziomach atmosfery przemieszcza gaz od gorącej strony do chłodniejszej. Ten rodzaj klimatu nie był dotąd nigdy widziany na żadnej planety” wskazuje Seidel, która jest także badaczką w Lagrange Laboratory, stanowiącym część Observatoire de la Côte d'Azur we Francji. Obserwowany strumień rozciąga się na połowę planety, nabierając prędkości i gwałtownie wzburzając atmosferę wysoko na niebie, gdy przecina gorącą stronę Tylos. „Nawet najsilniejsze huragany w Układzie Słonecznym wydają się spokojne w porównaniu do tego” dodaje badaczka.

Aby odkryć trójwymiarową strukturę atmosfery egzoplanet, zespół użył instrumentu ESPRESSO na VLT, aby połączyć  światło z jego czterech wielkich teleskopów głównych w jeden sygnał. Ten połączony tryb pracy VLT zbiera cztery razy więcej światła niż pojedynczy teleskop główny, ujawniając słabsze szczegóły. Obserwując planetę podczas jednego pełnego tranzytu na tle gwiazdy macierzystej, ESPRESSO był w stanie wykryć sygnatury wielu pierwiastków chemicznych, próbkując w efekcie różne warstwy atmosfery.

„VLT pozwolił nam zbadać trzy równe warstwy atmosfery egzoplanet za jednym zamachem” mówi współautor badań Leonardo A. dos Santos ze Space Telescope Science Institute w Baltimore (Stany Zjednoczone). Zespół śledził ruchy żelaza, sodu i wodoru, co pozwoliło na prześledzenie wiatrów odpowiednio w głębokiej, średniej i płytkiej warstwie planetarnej atmosfery. „Taki rodzaj obserwacji jest bardzo trudny do wykonania przez teleskopy kosmiczne, co podkreśla znaczenie naziemnych obserwacji egzoplanet” dodaje naukowiec.

Co ciekawe, obserwacje ujawniają także występowanie tytanu tuż pod strumieniem, co wskazano w towarzyszącym badaniu opublikowanym w Astronomy and Astrophysics. Była to kolejna niespodzianka, ponieważ wcześniejsze obserwacje planety pokazały brak tego pierwiastka, prawdopodobnie dlatego, iż jest ukryty głęboko w atmosferze.

To naprawdę niesamowite, że jesteśmy w stanie badać szczegóły takie, jak skład chemiczny i wzorce pogodowe planety na tak olbrzymich odległościach” komentuje Bibiana Prinoth, doktorantka na Lund University (Szwecja) i w ESO, która kierowała badaniami towarzyszącymi i jest współautorką publikacji w Nature.

Aby odkryć atmosfery mniejszych, podobnych do Ziemi planet, potrzebne będą jednak większe teleskopy. Wśród nich będzie Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który jest obecnie budowany przez ESO na chilijskiej pustyni Atakama, a także jego instrument ANDES.

„ELT będzie przełomem w badaniach atmosfer egzoplanet” mówi Prinoth. „Niniejsze doświadczenie sprawia, że czuję iż jesteśmy na skraju odkrycia niesamowitych rzeczy, o których aktualnie możemy tylko pomarzyć.”

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream” (doi:10.1038/s41586-025-08664-1), opublikowanym w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: Julia V. Seidel (Europejskie Obserwatorium Południowe, Santiago, Chile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nicea, Francja [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile oraz Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Szwecja [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florencja, Włochy), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA, Johns Hopkins University, Baltimore, USA), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Szwajcaria [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Kanada), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madryt, Hiszpania), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (Europejskie Obserwatorium Południowe, Garching bei München, Niemcy; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Monachium, Niemcy), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugalia [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugalia [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madryt, Hiszpania), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Hiszpania [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Hiszpania [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP oraz FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC oraz IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Hiszpania) oraz Francesco A. Pepe (UNIGE).

Towarzyszące badania, w których odkryto występowanie tytanu, opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics w artykule pt. „Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405)

Skład zespołu badawczego: Bibiana Prinoth (Europejskie Obserwatorium Południowe, Santiago, Chile [ESO Chile] oraz Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Szwecja [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nicea, Francja [Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugalia [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugalia [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (University of Bern, Physics Institute, Division of Space Research & Planetary Sciences, Berno, Szwajcaria), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florencja, Włochy), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Włochy), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Kanada), Nuno Santos (IA-CAUP oraz FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l'Université de Genève, Versoix, Switzerland), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Hiszpania; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Hiszpania), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Hiszpania) oraz Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Hiszpania).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzana z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa (Nature)
• Publikacja naukowa (A&A)
• Zdjęcia VLT
• Dowiedz się więcej o Ekstremalnie Wielkim Teleskopie budowanych przez ESO - informacje na naszej dedykowanej witrynie oraz w paczce prasowej
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać komunikaty w swoim języku z embargo medialnym oraz azaaplikuj o udział w strategicznej wizycie medialne jw ESO (częściowo finansowanej) (NOWOŚĆ)
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania
• World's Najciemniejsze i najczystsze niebo zagrożone przez przemysłowy megaprojekt

Kontakt

Julia Victoria Seidel
European Southern Observatory (ESO) and Lagrange Laboratory, Observatoire de la Côte d'Azur
Santiago, Chile and Nice, France
Tel.: +33 743 32 79 73
E-mail: jseidel@oca.eu

Bibiana Prinoth
Lund University
Lund, Sweden
Tel.: +46 72 442 03 69
E-mail: bibiana.prinoth@fysik.lu.se

Leonardo A. dos Santos
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel.: +1 (410) 338-4395
E-mail: ldsantos@stsci.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych