Exoplaneten die op de aarde lijken hebben een niet-permanent en complex weersysteem met een onvoorspelbaar en veranderend klimaat, maar toch blijft de dynamiek van de exo-atmosfeer in verre werelden een groot mysterie.
Met behulp van zeer nauwkeurige gegevens van de Kepler Space Telescope richtte een groep onderzoekers van de Universiteit van Toronto, York University en Queen's University in Belfast zich op zes grote exoplaneten, waarbij ze de rotatie van deze planeten rond sterren observeerden om patronen in hun wereldwijde weersystemen te vinden.
Natuurlijk hebben we het niet over exoplaneten, in ieder geval iets dat op de aarde lijkt, het is veel moeilijker om ze waar te nemen; onze werelden zijn heet (meer dan 1600 graden Celsius of 2900 graden Fahrenheit) en massale gasreuzen draaien om hun sterren op een zeer korte afstand. In de toekomst, wanneer onze apparatuur technisch complexer kan worden, zullen de methoden die worden gebruikt om buitenaardse weersystemen te schatten die ver van ons zijn, ook worden gebruikt in studies van kleine stenen planeten.
Om deze werelden in meer detail te onderzoeken, observeerden de onderzoekers de verschillende fasen van de banen van deze exoplaneten. Net als de fasen van onze maan, die afhankelijk zijn van de hoek van de zon die het oppervlak verlicht, vanuit het gezichtspunt van de aardse waarnemer, hebben verre exoplaneten vrij vergelijkbare fasen die vanaf een afstand van vele lichtjaren kunnen worden waargenomen. "We bepaalden het weer van andere werelden door veranderingen op de planeten te meten, tijdens hun overgang van de ouderster, om meer te leren over de cyclus van dag en nacht op exoplaneten," zei Lisa Esteves, van de Universiteit van Toronto, de hoofdauteur van het onderzoek. "We hebben getraceerd hoe elk van hen zijn cyclus van fasen doorloopt, waarin verschillende delen van de planeet fel worden verlicht door een ster, of in volledige duisternis zijn."
Tijdens de vorming van een planetenstelsel in een ster, roteren de planeten die het dichtst bij de ster staan, volgens de veronderstellingen, tegen de klok in, wat verwant is aan beweging van de rechterhand in termen van de banen van de planeet. Dus, in de meeste massieve gasreuzen, vermoedelijk vanaf het allereerste begin van het bestaan van de planeet, wordt een oostelijke stroom van atmosferische winden gevormd. Wetenschappers ontdekten ook dat de wolken die zich aan de nachtkant van een exoplaneet vormen, uitgaan aan de dagzijde, opwarmen en dan snel verdampen.
Het was heel interessant toen het team in de ochtenduren een toename in helderheid zag in de vier werelden, en in de andere twee tijdens de avond, bieden beide ontdekkingen ons interessante aanwijzingen om de aard van de atmosferen van deze zes exoplaneten te begrijpen.
"De winden blijven de wolken naar de dagkant drijven, waar ze opwarmen en verdampen, waardoor een heldere lucht achter hen achterblijft", zegt Estevez. "Deze winden verplaatsen de hete lucht ten oosten van de meridiaan, wat op dit moment de middag is, wat resulteert in hogere temperaturen in de middag." "Door de planetaire gegevens van vooraf bepaalde temperaturen te vergelijken met de fase-meetcyclus van Kepler, ontdekten we dat de overmatige helderheid aan de ochtendzijde hoogstwaarschijnlijk wordt gegenereerd door de reflectie van sterrenlicht", zegt Esteves. "Deze vier planeten zijn niet warm genoeg om een overmaat aan licht te creëren door warmtestraling."
"Het teveel aan licht op twee zeer hete planeten kan worden verklaard door warmtestraling," voegde ze eraan toe. "Hoogstwaarschijnlijk wordt dit verklaard door het feit dat specifiek in dit geval de winden warmte naar de avondkant verplaatsen, waardoor een overmatige helderheid wordt gecreëerd."
Eerder werden Kepler-gegevens voornamelijk gebruikt om de gereflecteerde en thermische helderheid van exoplaneten te meten, maar vandaag is het de eerste poging om veranderingen in de helderheid van de fasen van exoplaneten te meten, om de cyclus van dag en nacht te bepalen, evenals de dynamiek van exoplanetaire weersomstandigheden.
"De komende ruimtemissies zouden veel meer kleine planeten rond heldere sterren moeten onthullen die de belangrijkste doelen zullen vormen voor toekomstig gedetailleerd onderzoek", zegt co-auteur Ray Jayavardhana van de Universiteit van York. "Ik hoop dat we op een dag in de nabije toekomst over weerberichten uit buitenaardse werelden en over het aardweer zullen praten, alleen vergelijkingen maken met onze thuisplaneet."
