Astronomii au produs prima hartă tridimensională a unei planete din afara sistemului nostru solar, dezvăluind regiuni distincte de temperatură, inclusiv una atât de fierbinte încât vaporii de apă se descompun. Descoperirile apar în Nature Astronomy, publicată pe 28 octombrie 2025.
Condus de cercetători de la Universitatea din Maryland și Universitatea Cornell, studiul cartografiază temperaturile pe WASP-18b, un gigant gazos masiv clasificat drept un "Jupiter ultra-fierbinte", situat la 400 de ani lumină de Pământ. Echipa a aplicat o metodă cunoscută sub numele de cartografiere 3D a eclipsei, numită și cartografiere spectroscopică a eclipsei, marcând prima dată când această tehnică a fost utilizată pentru a construi o hartă 3D completă a temperaturii. Lucrarea extinde o hartă a eclipsei 2D pe care grupul a lansat-o în 2023, folosind observații extrem de sensibile de la Telescopul Spațial James Webb (JWST) al NASA.
"Această tehnică este cu adevărat singura care poate sonda toate cele trei dimensiuni simultan: latitudine, longitudine și altitudine", a declarat Megan Weiner Mansfield, co-autor principal al lucrării și profesor asistent de astronomie la UMD. "Acest lucru ne oferă un nivel de detalii mai mare decât am avut vreodată pentru a studia aceste corpuri cerești."
Cu această abordare, oamenii de știință pot începe să cartografieze diferențele atmosferice pe multe exoplanete observabile de JWST, la fel cum telescoapele terestre documentau odată Marea Pată Roșie a lui Jupiter și norii săi în benzi.
"Cartografierea eclipsei ne permite să fotografiem exoplanete pe care nu le putem vedea direct, deoarece stelele lor gazdă sunt prea strălucitoare", a spus Ryan Challener, co-autor principal al lucrării și asociat postdoctoral în Departamentul de Astronomie al Universității Cornell. "Cu acest telescop și această tehnică nouă, putem începe să înțelegem exoplanetele în aceeași linie cu vecinii noștri din sistemul solar."
Detectarea exoplanetelor este dificilă deoarece acestea sunt, de obicei, mult mai întunecate decât stelele lor, contribuind adesea cu mai puțin de 1% din lumina totală. Cartografierea eclipsei măsoară variații mici ale acelei lumini pe măsură ce planeta se deplasează în spatele stelei sale, ascunzând și dezvăluind alternativ diferite regiuni. Legând aceste mici modificări de luminozitate de locații specifice de pe planetă și analizându-le în mai multe culori, oamenii de știință pot reconstrui temperaturile pe latitudine, longitudine și altitudine.
WASP-18b este bine adaptată pentru acest test, deoarece are aproximativ masa a 10 Jupiteri, completează o orbită în doar 23 de ore și atinge temperaturi de aproape 2.760 de grade Celsius. Aceste proprietăți oferă un semnal relativ puternic pentru noua metodă de cartografiere.
Harta 2D anterioară a echipei a folosit o singură culoare de lumină. Pentru versiunea 3D, au reanalizat aceleași date JWST de la Imager-ul și Spectrograful fără fantă în infraroșu apropiat (NIRISS) pe mai multe lungimi de undă. Fiecare culoare sondează diferite straturi ale atmosferei WASP-18b și corespunde unei anumite temperaturi și altitudini. Combinarea acestor straturi produce o structură detaliată a temperaturii tridimensionale.
"Dacă construiești o hartă la o lungime de undă pe care o absoarbe apa, vei vedea puntea de apă din atmosferă, în timp ce o lungime de undă pe care apa nu o absoarbe va sonda mai adânc", a explicat Challener. "Dacă le puneți împreună, puteți obține o hartă 3D a temperaturilor din această atmosferă."
Analiza 3D identifică zone distincte spectroscopic pe partea permanentă de zi a planetei, care se află întotdeauna cu fața spre stea, deoarece planeta este blocată în mod mareic. Un punct fierbinte circular se află acolo unde lumina stelei lovește cel mai direct, iar vânturile par prea slabe pentru a răspândi acea căldură eficient. Un inel mai rece înconjoară centrul fierbinte, lângă marginea planetei. Măsurătorile arată, de asemenea, vapori de apă reduși în interiorul punctului fierbinte în comparație cu media planetei.
"Am văzut că acest lucru se întâmplă la nivel de populație, unde poți vedea o planetă mai rece care are apă și apoi o planetă mai fierbinte care nu are apă", a explicat Weiner Mansfield. "Dar aceasta este prima dată când vedem că acest lucru este spart pe o singură planetă în schimb. Este o singură atmosferă, dar vedem regiuni mai reci care au apă și regiuni mai fierbinți unde apa este spartă. Acest lucru a fost prezis de teorie, dar este foarte interesant să vedem acest lucru cu observații reale."
Observațiile suplimentare JWST ar putea ascuți detaliile spațiale în viitoarele hărți 3D ale eclipsei. Weiner Mansfield a remarcat că metoda deschide noi oportunități de a studia mulți "Jupiteri fierbinți", care se numără cu sutele printre cele peste 6.000 de exoplanete confirmate. Ea își propune, de asemenea, să aplice cartografierea 3D a eclipsei la lumi stâncoase mai mici, dincolo de giganții gazoși precum WASP-18b.
"Este foarte interesant să avem în sfârșit instrumentele pentru a vedea și a cartografia temperaturile unei alte planete în atât de multe detalii. Ne-a pregătit să folosim eventual tehnica pe alte tipuri de exoplanete. De exemplu, dacă o planetă nu are o atmosferă, putem folosi în continuare tehnica pentru a cartografia temperatura suprafeței în sine pentru a înțelege eventual compoziția acesteia", a spus Mansfield. "Deși WASP-18b a fost mai previzibilă, cred că vom avea șansa să vedem lucruri la care nu ne-am fi așteptat niciodată înainte."