Eine Besonderheit dieser Planeten mit kurzer Umlaufzeit (einige Tage) und starker Bestrahlung ist, dass sie immer dieselbe Seite zu ihrem Stern zeigen (wie der Mond zur Erde). Dies führt zu einem sehr starken thermischen Kontrast zwischen der dauerhaft tagsüber gelegenen Seite (zwischen 1000-1800℃) und der dauerhaft nachts gelegenen Seite (zwischen 500-1300℃).
Illustration der atmosphärischen Zirkulation und der thermischen Struktur von WASP-43 b, modelliert mit dem Generic PCM. Die Farbabstufung repräsentiert die räumliche Entwicklung der Temperatur, vom heißesten Tagseite (gelb-rot) zu den kältesten Temperaturen der dauerhaft nachtseitigen Seite (violett).
© Lucas Teinturier
Zusätzlich zu den Beobachtungen durch das JWST hat ein französisches Team, einschließlich Wissenschaftlern des CNRS Terre & Univers (siehe Box), ein Globales Klimamodell (GCM), ein dreidimensionales numerisches Simulationsmodell für planetare Atmosphären basierend auf der Erforschung des Erdklimas, entwickelt, um die Beobachtungen zu interpretieren und die physikalischen, dynamischen und chemischen Prozesse zu verstehen, die diese exotischen Atmosphären steuern.
Insbesondere konzentrierte sich das wissenschaftliche Team auf die Frage von Wolken, die auf der Nachtseite dieser Planeten existieren könnten, ihre Auswirkungen auf die thermische und dynamische Struktur der Atmosphäre sowie ihre Effekte auf die Beobachtungen.
Die Studie befasst sich mit einem Hot Jupiter, WASP-43 b, der kürzlich mit dem Niedrigauflösungsspektrometer im mittleren Infrarot des JWST, dem MIRI-LRS-Instrument, beobachtet wurde. Numerische Simulationen zeigen, dass sich auf der Nachtseite des Planeten natürlich Wolken bilden, die einen Treibhauseffekt erzeugen, der die Atmosphäre erwärmt. Zudem verändern die Wolken die atmosphärische Zirkulation und reduzieren insbesondere die Windgeschwindigkeit.
Der Vergleich mit den Beobachtungen bestätigt die Präsenz von Wolken auf der Nachtseite des Planeten, jedoch nicht auf der Tagseite. Für die Temperaturbedingungen von WASP-43 b sollten diese Wolken aus Felspartikeln bestehen, jedoch ist ihre genaue Zusammensetzung noch nicht klar identifiziert.
Karten der thermischen Emission (links) und der Wolkenverteilung (rechts) aus einer Modellierung von WASP-43 b mit dem Generic PCM. Die Tagseite zeigt einen Höhepunkt der thermischen Emission (in Gelb-Beige) und eine absolute Abwesenheit von Wolken, und die Nachtseite ein Minimum an thermischer Emission (Violett-Schwarz, links) aufgrund maximaler Wolkentrübung (Grau-Schwarz, rechts).
Referenz:
Teinturier et al., The radiative and dynamical impact of clouds in the atmosphere of the hot Jupiter WASP-43 b, A&A, 2024.