Tohle je svět, kde jedna strana nikdy nepozná noc

Vesmírné planety si často představujeme jako dokonale kulaté objekty rovnoměrně obklopené atmosférou. Skutečnost však může být mnohem složitější.

Nový výzkum vedený vědci z Cornellovy univerzity v USA a Bristolské univerzity ve Velké Británii ukazuje, že atmosféra vzdálené exoplanety WASP-17b má asymetrický tvar, který odráží dramatické podmínky panující na jejím povrchu.

Vědcům se podařilo využít data z nejmodernějšího vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) a aplikovat na ně novou analytickou metodu nazvanou transmisní struny. Ta umožňuje zkoumat okraj atmosféry z různých úhlů a odhaluje tak rozdíly, které tradiční postupy nedokázaly zachytit.

WASP-17b patří mezi takzvané horké Jupitery, tedy obří plynné planety obíhající mimořádně blízko svých mateřských hvězd. Její prostředí je natolik extrémní, že se pravděpodobně nachází v gravitačně synchronizované rotaci: jedna strana je neustále obrácena ke hvězdě, zatímco druhá zůstává trvale ve tmě.

Toto uspořádání vytváří obrovské teplotní rozdíly, které pohánějí intenzivní atmosférické proudění. Horký plyn se přesouvá z osvětlené denní strany směrem k chladnější noční polokouli a následně se vrací zpět.

Atmosféra tak není klidnou, rovnoměrnou vrstvou plynu. Je to dynamický systém, v němž se teplo neustále přenáší, proudy větru mění rozložení energie a jednotlivé oblasti planety mohou mít výrazně odlišné vlastnosti.

Klíčem k objevu je rozdíl mezi ranním a večerním okrajem planety. Nejde přitom o ráno a večer v běžném pozemském smyslu, ale o dvě oblasti na hranici mezi osvětlenou a zastíněnou polokoulí.

Na večerním okraji se nachází atmosféra, která přichází z horké denní strany. Její vyšší teplota způsobuje, že se plyn chová jinak než na opačné straně planety. Ranní okraj naopak obsahuje atmosféru, která již prošla chladnější noční oblastí.

Tento rozdíl se při pozorování promítá i do zdánlivé velikosti planety. Horká atmosféra může být ve sledované oblasti rozšířenější, zatímco chladnější část působí méně nafouknutým dojmem.

Výsledkem je asymetrický obrys. Atmosféra sice při pohledu jako celek připomíná kruhový útvar, její jednotlivé části však nemají všude stejnou vzdálenost od středu planety.

Nejde tedy o to, že by se samotná planeta náhle změnila v nepravidelný objekt. Vědci odhalují především proměnlivý tvar její atmosféry, který je důsledkem extrémního počasí.

Dosavadní metody pracovaly se zprůměrovaným spektrem, které spojovalo informace z rozsáhlé oblasti okraje atmosféry. Takový postup dokáže odhalit její chemické složení a některé fyzikální vlastnosti, ale může přehlédnout důležité rozdíly mezi jednotlivými místy.

Nová technika využívá okamžik, kdy exoplaneta přechází před svou mateřskou hvězdou. Část světla hvězdy tehdy prochází okrajovými vrstvami atmosféry planety. Různé plyny přitom pohlcují světlo na charakteristických vlnových délkách, což astronomům poskytuje informace o složení a vlastnostech atmosféry.

Metoda označovaná jako transmisní struny neboli mapování tranzitů umožňuje analyzovat tyto informace podrobněji a určit, jak se pozorované vlastnosti mění podél okraje planety.

Vedoucí autorka studie, doktorka Lili Aldersonová z Cornellovy univerzity, přirovnala tento přístup k situaci, kdy už astronomové nevidí pouze prstenec kolem planety, ale dokážou určit i to, kde se na něm nacházejí jednotlivé drahokamy.

Zásadní roli v objevu sehrál vesmírný teleskop Jamese Webba, který dokáže mimořádně citlivě měřit infračervené záření. Díky němu mohou astronomové analyzovat světlo procházející atmosférami vzdálených planet a hledat v něm stopy jednotlivých chemických látek.

V případě WASP-17b se podařilo propojit informace o chemickém složení atmosféry s jejími teplotními rozdíly a proměnlivým tvarem. Výsledky odpovídají tomu, co předpovídaly dosavadní teoretické modely.

Nová pozorování tak neposkytují pouze zajímavý obrázek vzdálené planety. Pomáhají ověřovat, zda fyzikální modely skutečně vystihují procesy probíhající v atmosférách světů, které nemůžeme přímo navštívit.

Význam objevu přesahuje jedinou planetu. Astronomové dosud potvrdili více než šest tisíc exoplanet a mnoho z nich se od Země výrazně liší velikostí, teplotou i podmínkami v atmosféře.

Nová metoda by mohla umožnit podrobnější studium dalších vzdálených světů. Vědci by díky ní mohli postupně zjišťovat, jak se atmosférické vlastnosti mění nejen mezi denní a noční stranou, ale také od rovníku směrem k pólům.

To by otevřelo cestu k podrobnějším mapám teplot, chemického složení a atmosférického proudění. Jinými slovy, astronomové by mohli začít vytvářet stále přesnější obrazy počasí na planetách, které se nacházejí stovky či tisíce světelných let od nás.

Studie WASP-17b připomíná, že planeta není pouze pevně daná koule s určitým průměrem a chemickým složením. Její atmosféra je proměnlivé prostředí, které reaguje na záření mateřské hvězdy, teplotní rozdíly a proudění plynů.

To, co se nám ze vzdálenosti tisíců světelných let může jevit jako jednoduchý bod na obloze, může ve skutečnosti představovat složitý svět s extrémními větry a dramatickými změnami teplot.

A WASP-17b je teprve začátek. Pokud se novou techniku podaří úspěšně uplatnit na dalších planetách, může nám pomoci odhalit, jak rozmanité a překvapivé jsou světy za hranicemi naší sluneční soustavy.

Zdroj: EurekAlert; University of Bristol; Cornell University; Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-026-02986-4.