JWST обнаружил кристаллы кварца в атмосфере странной экзопланеты

В недавнем исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, использовались данные, полученные с помощью прибора среднего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) (MIRI), для выявления присутствия нанокристаллов кварца в верхних слоях атмосферы Земли. WASP-17 b, экзопланета, масса и радиус которой составляют примерно 0,78 и 1,87 массы Юпитера соответственно, и расположена примерно в 1324 световых годах от Земли.

WASP-17 b классифицируется как «пухлая». «Горячий Юпитер из-за периода его обращения по орбите составляет 3,7 дня, а это означает, что экстремальные температуры могут вызвать уникальные химические процессы в его атмосфере, но астрономы все равно были удивлены результатами.

«Мы были в восторге!» — сказал доктор Дэвид Грант, научный сотрудник Бристольского университета в Великобритании и ведущий автор исследования, в которое входят более трех десятков соавторов.

«Мы знали это из наблюдений Хаббла что в атмосфере WASP-17 b должны быть аэрозоли – крошечные частицы, составляющие облака или дымку, но мы не ожидали, что они состоят из кварца».

Что делает это открытие уникальным, так это то, что экзопланеты Традиционно считалось, что они содержат богатые магнием силикаты, такие как пироксен или оливин, но открытие кварца в атмосфере экзопланеты с помощью MIRI JWST может дать новое понимание формирования и эволюции облаков экзопланет и их соответствующих атмосфер.

Кроме того, хотя форма этих кристаллов кварца может имитировать кристаллы, найденные на Земле, их размер разительно отличается: всего 10 нанометров в диаметре, или одна миллионная доля сантиметра.

Для контекста: средний кристалл кварца на Земле имеет диаметр несколько сантиметров (дюймов), при этом самый большой зарегистрированный одиночный кристалл кварца имеет размеры 6,1 х ​​1,5 х 1,5 метра (20 х 4,9 х 4,9 фута) и весит 39 916 кг (88 000 фунтов). .

Но как такие кристаллы могут образовываться в атмосфере WASP-17 b?

«WASP-17 b чрезвычайно горячая – около 1500 градусов по Цельсию (2700 °F) – и давление, при котором они образуются высоко в атмосфере, составляет лишь одну тысячную от того, что мы испытываем на поверхности Земли», — сказал доктор Грант. «В этих условиях твердые кристаллы могут образовываться непосредственно из газа, минуя сначала жидкую фазу».

Обнаруженная в 2009 году экзопланета WASP-17 b является первой обнаруженной экзопланетой, демонстрирующей ретроградную орбиту, то есть вращается по орбите в направлении, противоположном вращению своей звезды: исследование 2013 года выявило воду в ее атмосфере, а другое исследование обнаружило натрий. Из-за того, что масса WASP-17 b меньше Юпитера, но объем больше, чем в семь раз, WASP-17 b в настоящее время классифицируется как одна из самых пухлых экзопланет, когда-либо обнаруженных.

Хотя в этом последнем исследовании был идентифицирован кварц, WASP-17 b Состав атмосферы -17b отражает традиционные газовые планеты-гиганты, существующие как внутри, так и за пределами нашей Солнечной системы, поскольку она в основном состоит из водорода и гелия.

WASP-17 b также приливно привязана к своей родительской звезде, то есть одна сторона всегда обращена к звезде. Это означает, что облака, циркулирующие вокруг планеты, испаряются на дневной стороне. Однако астрономы все еще пытаются определить как количество кварца в атмосфере, так и активность облаков.

«Облака, вероятно, присутствуют вдоль перехода день/ночь (терминатор), что регион, который исследуют наши наблюдения», — сказал доктор Грант. «Ветры могут перемещать эти крошечные стеклянные частицы со скоростью тысячи миль в час».

Это исследование было проведено в рамках программы гарантированного наблюдения времени Уэбба (GTO), получившей обозначение GTO 1353, вместе с WASP-17 b является частью более крупного исследования, известного как «Глубокая разведка атмосфер экзопланет с использованием многоинструментальной спектроскопии» (DREAMS), проводимого группой ученых JWST-Telescope, с общей целью провести углубленный анализ одной экзопланеты в каждой. основной класс экзопланет: планета умеренной земной группы (TRAPPIST-1 e, GTO 1331), теплый Нептун (HAT-P-26 b, GTO 1312) и горячий Юпитер (WASP-17 b, GTO 1353).

Как эти кристаллы кварца расскажут нам о формировании и эволюции экзопланетных атмосфер в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!

Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.