Éksométéorologi

Éksométéorologi téh nyaéta élmu anu nalungtik kaayaan atmosfir dina éksoplanét jeung obyék langit séjén di luar Tatasurya anu lain béntang, saperti katai coklat. Béda ukuran, komposisi, jeung suhu dina éksoplanét atawa katai coklat nyababkeun kamungkinan ayana rupa-rupa kaayaan atmosfir anu béda-béda. Sanajan téknologi pikeun ngadeteksi éksoplanét ayeuna geus maju nepi ka bisa ngawas atmosfirna sacara langsung, kanyataanna data observasi ngeunaan variasi mibanda cuaca atawa dinamika météorologi dina atmosfir éta masih saeutik pisan. 

 Landasan observasi jeung téoritis 

 Pamodélan jeung landasan téori 
Modél iklim geus dipaké pikeun nalungtik iklim Bumi ti saprak taun 1960-an, sarta pikeun nalungtik iklim planét-planét séjén dina Tatasurya ti taun 1990-an. Sanggeus éksoplanét kapanggih, modél anu sarua dipaké pikeun ngulik iklim planét saperti Proxima Centauri b jeung Gliese 581g, sanajan ayeuna dua planét éta geus dianggap teu valid. Panalungtikan ieu nyimulasi sabaraha tekanan atmosfir jeung komposisi gas anu diperlukeun pikeun ngajaga cai dina kaayaan cair di beungeut éksoplanét batuan, kalayan ngitung jarak orbit jeung periode rotasina. Modél iklim ogé dipaké pikeun nalungtik kamungkinan atmosfir Hot Jupiter HD 209458b, Hot Neptune GJ 1214b, jeung Kepler-1649b anu dianggap salaku analog planét Venus.

Modél-modél ieu nganggap yén éksoplanét anu diteliti boga atmosfir, sabab atmosfir téh faktor utama dina ngabentuk iklim. Lamun hiji planét teu boga atmosfir, variasi suhu di beungeutna ngan gumantung kana jumlah cahaya ti béntangna. Sajaba ti éta, cuaca anu asalna tina bédana tekanan jeung suhu hawa anu ngahasilkeun angin jeung gerak massa hawa ngan bisa lumangsung lamun atmosfirna cukup kandel. Lamun atmosfirna ipis pisan, saperti Mérkurius, kaayaan cuacana bakal ampir euweuh atawa statis.  Ku kituna, ayana cuaca dina éksométéorologi gumantung kana aya henteuna atmosfir dina éta éksoplanét.

 Panalungtikan anyar jeung dasar pangamatan 
Atmosfir eksoplanét kahiji nu kungsi katingali nyaéta HD 209458b, hiji hot Jupiter anu ngurilingan béntang tipe-G anu gedé jeung beuratna meh sarua jeung Panonpoé. Atmosfirna kapendak ku cara spéktroskopi; nalika éta planét ngaliwat di hareupeun béntangna, sabagian cahaya béntang kaabsorpsi ku atmosfir planét nurutkeun spéktrum serapan natriumna. Sanajan ayana natrium engkéna dianggap teu pasti, panemuan ieu muka jalan pikeun nalungtik atmosfir eksoplanét séjénna. Atmosfir eksoplanét tipe batuan ogé geus hasil kapendak. Dina taun 2017, para astronom anu maké téléskop di European Southern Observatory (ESO) di Cilé manggihan atmosfir dina Gliese 1132 b, hiji eksoplanét anu gedéna sarua jeung Bumi.

Ngukur variasi cuaca kawas hujan atawa awan dina atmosfir eksoplanét leuwih hésé tibatan ngan saukur niténan atmosfirna, sabab kamampuhan résolusi téléskop ayeuna masih kawates. Sanajan kitu, aya sababaraha eksoplanét nu mintonkeun parobahan atmosfir nalika ditingali dina waktu anu béda, nunjukkeun yén aya kagiatan cuaca di ditu. Contona dina taun 2012, tim astronom internasional niténan variasi dina laju kabur hidrogén tina atmosfir HD 189733 b maké Téléskop Angkasa Hubble.

Salian ti éta, HD 189733 b jeung Tau Boötis Ab boga titik suhu pangpanasna nu ngalih ka arah wétan tina titik subsolarna. Ieu ngan bisa kajadian lamun planét-planét anu kakonci pasang-surut éta miboga angin tarik nu ngadorong hawa panas ka wétan, nyaéta angin kulon. Pamustunganana, simulasi komputer pikeun HD 80606b nunjukkeun yén kanaékan cahaya anu narima nalika aya di periastron nyababkeun badai angin siga gelombang kejut anu nyebar ka sakuliah planét sarta nyalurkeun panas anu datangna sacara ujug-ujug.

 Téori cuaca 
Panénjo cuaca sacara langsung di eksoplanét masih kénéh dasar pisan, lantaran kamampuhan résolusi téléskop kiwari masih kawates. Parobahan atmosfir nu bisa katingali biasana patali jeung angin, saperti variasi laju kabur hidrogén dina atmosfir HD 189733b atawa ngan saukur laju angin global nu ngideran éta planét. Sanajan kitu, aya sababaraha sipat eksoplanét séjén—salain anu aya patalina jeung météorologi anu bisa dipaliré sarta ngabantu ngira-ngira naon nu bisa kajadian dina beungeut hiji eksoplanét. Sababaraha sipat éta dijelaskeun di handap ieu.

 Ayana atmosfir 
Élmu eksométéorologi merlukeun hiji eksoplanét kudu boga atmosfir. Sababaraha eksoplanét nu ayeuna teu boga atmosfir sabenerna kungsi miboga atmosfir ti mimiti, tapi atmosfir awalna éta kamungkinan leungit alatan prosés leupasna atmosfir tina paparan cahaya jeung flare béntang, atawa kusabab tumbukan raksasa nu ngikis atmosfir planét.

Sabagian eksoplanét utamana planét lava bisa waé boga atmosfir parsial jeung pola cuaca nu béda pisan. Dina dunya lava anu kakonci pasang-surut, insolasi béntang nu kacida gedéna nyababkeun sabagian kerak cairna ngahaur teras ngabentuk atmosfir di sisi beurang planét. Angin nu kacida gancangna ngadorong atmosfir anyar ieu ka sisi peuting; tapi pas deukeut sisi peuting, atmosfirna tiis deui jeung turun deui ka permukaan, saolah-olah atmosfirna ruksak sanggeus ngaliwatan terminator. Pangalaman ieu geus dimodelkeun tina data transit K2-141b, kitu deui kapanggih dina CoRoT-7b, Kepler-10b, jeung 55 Cancri e. Pola ngahaurna kerak ieu, angin nu nepi ka sababaraha kilometer per detik, jeung ragragna atmosfir ngaliwatan présipitasi bisa katingali ku téléskop canggih kawas Webb.

Eksoplanét anu boga atmosfir lengkep bisa miboga rupa-rupa kaayaan cuaca, sarua jeung cuaca dina planét batu atawa raksasa gas di Tata Surya urang. Ayana atmosfir sakuliling planét ngamungkinkeun aya sirkulasi hawa global, panyebaran énérgi panas ti béntang, jeung siklus kimia anu lumayan gancang saperti mindahkeun matéri kerak dina dunya lava jeung siklus cai jeung karbon di Bumi. Kamampuhan atmosfir pikeun ngabolak-balikkeun sarta nyebarkeun matéri jeung énérgi sacara global ieu bisa nyababkeun hujan beusi dina hot Jupiter, angin superrotasi nepi ka 2 km/s di HD 189733b, jeung présipitasi jeung ruksakna atmosfir dina dunya anu kakonci pasang-surut.

 Sipat orbital 
Salah sahiji faktor pangpentingna anu nangtukeun ciri-ciri hiji eksoplanét nyaéta période orbitna, nyaéta sabaraha lila éta planét ngurilingan béntangna atawa sabaraha jauh jarak rata-rata antara planét jeung béntang indungna. Période orbit ieu mangaruhan suhu efektif planét suhu dasar tanpa tambahan panas tina atmosfir, sarta kasempetan planét éta kakonci pasang-surut. Hal ieu saterusna mangaruhan komposisi kimia méga di atmosfir, pola pindahna panas jeung sirkulasi hawa, ogé tempat-tempat dimana cuaca bisa kajadian, saperti dina dunya lava nu kakonci pasang-surut jeung boga atmosfir parsial.

Contona, période orbit raksasa gas bisa nangtukeun naha pola anginna leuwih advektif (panas ngalir ti lapisan luhur atmosfer ka handap) atawa konvektif (panas ngalir ti jero planét nu terus kontraksi ka luhur ngaliwatan atmosfir). Lamun atmosfir raksasa gas narima leuwih seueur panas tina cahaya béntang tibatan tina kontraksi gravitasi di jerona, sirkulasina bakal advektif. Tapi lamun panas internal leuwih dominan, sirkulasina jadi konvektif, sarua jeung nu katingali dina Jupiter.

Sajaba ti éta, jumlah radiasi béntang nu nabrak eksoplanét nu ditangtukeun ku période orbitna bisa nangtukeun jinis siklus kimia nu bisa kabentuk. Siklus cai di Bumi lumangsung sabab suhu rata-rata planét deukeut pisan jeung titik tripel cai (dina tekanan atmosfir normal), jadi tilu fasana bisa aya di permukaan. Hal sarupa ogé diteorikeun aya dina Titan, sabab suhu jeung tekanan permukaanna deukeut jeung titik tripel métana.

Dina cara nu sarua, ékséntrisitas orbit sabaraha lonjong orbit planét bisa mangaruhan variasi cahaya béntang nu ditarima dina tiap bagian orbitna, jeung ku kituna mangaruhan météorologi planét éta. Conto nu paling ekstrim nyaéta badai siga gelombang kejut di HD 80606b nalika planét ngahontal periastron dina orbitna nu kacida ékséntrisna. Bédana jarak antara apastron jeung periastronna gedé pisan nepi ka suhu efektifna robah drastis sapanjang orbitna. Conto nu kurang ekstrim nyaéta ékséntrisitas leutik dina orbit eksoplanét batu anu ngurilingan béntang katai beureum nu redup; ékséntrisitas sakedap waé bisa nyababkeun variasi suhu efektif anu cukup gede nepi ka atmosfir planétna bisa ruksak, gumantung kana komposisi, suhu, jeung tekanan atmosfirna.

 Rujukan 

Kategori:Astronomi