Tylos, eli WASP-121b, on noin 900 valovuoden päässä meistä Peräkeulan tähdistössä sijaitseva eksoplaneetta. 

Se on vähän kuin iso ja kuuma Jupiter, kaasujättiläinen, joka kiertää tähteään niin lähellä, että vuosi siellä kestää vain noin 30 Maan tuntia. Koska planeetta on vuorovesilukittunut tähtensä kanssa, on sen toisella puolella koko ajan kuumaa ja toisella kylmää.

Tutkijaryhmä on onnistunut selvittämään nyt Tyloksen kaasukehän rakenteen kolmiulotteisesti. Kiinnostavinta ovat erityisesti tuulet kaasukehän eri kerroksissa. 

Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun eksoplaneetan kaasukehästä on saatu näin yksityiskohtaista tietoa. Aiheesta julkaistiin tänään artikkeli Nature-lehdessä.

"Se, mitä löysimme, oli yllättävää: suihkuvirtaus pyörittää kaasua planeetan päiväntasaajan ympäri, kun taas erillinen virtaus kaasukehän alemmissa kerroksissa siirtää kaasua kuumalta puolelta viileämmälle puolelle", kertoo Julia Victoria Seidel, artikkelin pääkirjoittaja ja tähtitieteilijä Euroopan eteläisessä observatoriossa (ESO) sekä Nizzan observatorion Lagrange-laboratoriossa.

Suihkuvirtaus kattaa puolet planeetasta ja kiihdyttää itsensä huimaan vauhtiin planeetan kuumalla päiväpuolella. 

"Voimakkaimmatkin hurrikaanit Aurinkokunnassamme ovat rauhallisia verrattuna tähän", Seidel toteaa ESO:n tiedotteessa.

Tutkijaryhmä käytti ESO:n VLT-observatorion kaikkia neljää teleskooppia, joiden valo yhdistettiin ESPRESSO-instrumentilla siten, että teleskoopit toimivat kuin yksi, todella suuri havaintolaite. Paitsi että neljän teleskoopin valoa keräävä peilipinta-ala on suuri, niiden välinen etäisyys saa aikaan sen, että kuva on yhtä tarkka kuin olisi koko observatorion kokoisella teleskoopilla.

Samaa tekniikkaa voidaan myöhemmin käyttää myös muiden eksoplaneettojen kaasukehien tutkimiseen.

"VLT:n avulla saatoimme tutkia eksoplaneetan kaasukehää kolmessa eri kerroksessa", sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Leonardo A. dos Santos, joka toimii Space Telescope Science Institutessa Baltimoreissa, Yhdysvalloissa. 

Tiimi seurasi raudan, natriumin ja vetykaasun liikkeitä kaasukehässä, ja näiden avulla saatiin selvitettyä tuulet syvällä, keskikerroksissa ja pinnnalla. 

Havainnot paljastivat myös titaanin olemassaolon juuri suihkuvirran alapuolella, kuten toisessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Astronomy and Astrophysics -lehdessä. Tämä oli myös yllätys, koska  aiemmat havainnot olivat osoittaneet titaanin puuttuvan kaasukehästä kokonaan – sitä ei ole, tai mahdollisestise on piilossa syvällä kaasukehässä.

"Nämä ovat juuri sellaisia havaintoja, joita on hyvin vaikeaa tehdä edelleen avaruusteleskoopeilla. Maanpääliset, suuret havaintolaitteet ovat edelleen hyvin tärkeitä."

VLT:tä suurempi ja parempi Extremely Large Telescope (ELT) on tällä hetkellä rakenteilla Chilen Atacaman autiomaassa. Tutkijat ovat jo etukäteen innoissaan ANDES-havaintolaitteesta, jonka avulla voidaan tehdä tällaisia havaintoja paljon nykyistä paremmin. 

Orionin tähdistön suunnassa olevaa tähteä kiertävän planeetan "vuosi" on ainoastaan 11 tuntia. Siinä ei vielä ole mitään poikkeuksellista, sillä yhtä lähellä tähteään kiertäviä planeettoja tunnetaan muitakin.

"Tähdellä on ikää ainoastaan kaksi miljoonaa vuotta, joten se on melko äärimmäinen tapaus", toteaa tutkimusta johtanut Christopher Johns-Krull.

"Lopullista varmuutta ei vielä ole, että kyseessä olisi planeetta, sillä sen massasta ei ole tarkkaa tietoa. Havaintojemme mukaan vaikuttaa kuitenkin siltä, että se todella on planeetta."

PTFO8-8695 b on noin 1 100 valovuoden etäisyydellä ja sen massa on korkeintaan kaksinkertainen Jupiterin massaan verrattuna. Kun planeetta kiertää tähteään hyvin lähellä, sen pintalämpötila on korkea, joten se on luokiteltavissa "kuumaksi jupiteriksi".

Sellaisiakin tunnetaan useita, mutta tämän planeetan päivät ovat luetut. Se on todennäköisesti syntynyt kauempana tähdestä, mutta vaeltanut vähitellen etäisyydelle, jolla se on vääjäämättä tuhoutumassa.

Tähden vetovoima raastaa jättiläisplaneetan kaasukehää avaruuteen. Spektritutkimusten perusteella tähden suunnasta tulee ylimäärä vedyn alfa-viivan säteilyä. Tarkempi tutkimus osoitti, että suurin osa siitä on peräisin itse tähdestä, mutta osa kohteesta, joka näyttää kiertävän tähteä.

Kiertoaika osui yksiin tähteä kiertävän planeetan kiertoajan kanssa. Sen massan arvioidaan olevan ainoastaan 3-4 prosenttia tähden massasta, mutta vedyn alfa-viivan valossa planeetta on melkein yhtä kirkas kuin tähti.

"Planeetan pinnalla ei voi olla mitään, mikä saisi aikaan havaitun ilmiön", Johns-Krull arvioi. "Kaasua täytyy olla paljon laajemmalla alueella, missä planeetan vetovoima ei pysty enää pitämään sitä otteessaan. Tähden vetovoima vie voiton ja lopulta kaasu syöksyy tähteen."

Tutkijat eivät toistaiseksi osaa sanoa, kuinka kauan koko planeetan tuhoutuminen kestää, mutta ennen pitkää se katoaa kokonaan.

Tutkimuksesta kerrottiin Rice-yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: A. Passwaters/Rice University

Lähes kahdentuhannen tunnetun eksoplaneetan joukossa on liuta "kuumia jupitereita". Ne ovat jättimäisiä kaasuplaneettoja, jotka kiertävät tähteään niin lähellä, että niiden pintalämpötila on vähintään satoja asteita.

Pieni etäisyys tähdestä tekee näistä eksoista hankalasti havaittavia, joten vain muutamaa on pystytty tutkimaan tarkemmin. Yhteistä monille maailmoille on, että niiden kaasukehässä näyttää olevan vettä paljon vähemmän kuin teoreettisten mallien perusteella voisi olettaa.

Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopeilla on nyt tehty kymmenestä Jupiterin kokoluokkaa olevasta eksoplaneetasta havaintoja, jotka kertovat, mihin vesi on kadonnut: ei mihinkään.

Kaikki tutkitut eksot vaeltavat tähtensä editse, jolloin ylikulun aikana osa tähden valosta kulkee planeetan kaasukehän läpi. 

"Kaasukehä jättää ainutlaatuisen sormenjäljen tähden valoon, joka saapuu havaintolaitteisiimme", toteaa Hannah Wakeford NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksesta.

Yhdistämällä Hubblella ja Spitzerillä tehdyt havainnot tutkijat pystyivät kokoamaan kustakin planeetasta spektrin, joka ulottuu näkyvästä valosta infrapuna-alueelle. Kun eri aallonpituusalueilla mitattuja planeetan läpimitan arvoja verrattiin toisiinsa, saatiin selville, onko kaasukehä pilvinen vai pilvetön.

Pilvien peittämä planeetta näyttää optisella alueella suuremmalta kuin infrapuna-aallonpituuksilla, jotka pääsevät syvemmälle kaasukehään. Näin saatiin määritettyä pilvisen tai utuisen kaasukehän ja vähäisen veden mahdollinen yhteys.

"On todella jännittävää saada lopultakin tietoa näin laajasta planeettojen joukosta, sillä nyt meillä on riittävästi havaintoja eri aallonpituusalueilla, jotta voimme vertailla planeettojen erilaisia ominaisuuksia toisiinsa", sanoo David Sing Exeterin yliopistosta.

"Tulostemme mukaan vesi yksinkertaisesti piileskelee pilvien alla, joten kuivia ja kuumia jupitereita ei olekaan", selittää Jonathan Fortney Kalifornian yliopistosta Santa Cruzista.

"Vaihtoehtoinen selitys on, että planeetat muodostuvat vähävetisissä ympäristöissä, mutta se edellyttäisi kokonaan uusia teorioita planeettojen synnystä."

Tutkimuksesta kerrottiin Hubblen uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/ESA (taiteilijan näkemys tutkituista maailmoista)