"Вебб" обнаружил кристаллы кварца в облаках экзопланеты, которая в семь раз больше нашего Юпитера

С помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб" (JWST) обнаружены признаки наличия нанокристаллов кварца в высотных облаках WASP-17 b - экзопланеты-газового гиганта, находящейся на расстоянии 1300 световых лет от Земли.

Об этом рассказывают в Корнелльском университете, передают OstanniPodii.com.

Обнаружение, ставшее уникальной возможностью благодаря MIRI (Инструмент среднего инфракрасного диапазона Вебба), знаменует собой первый случай обнаружения частиц кремнезема (SiO2) в атмосфере экзопланет.

Кристаллы кварца имеют размер всего около 10 нанометров, что настолько мало, что 10 000 из них могли бы уместиться рядом на человеческом волосе. Об их размерах и составе чистого кварца сообщается в работе "JWST-TST DREAMS: кварцевые облака в атмосфере WASP-17b", опубликованной в Astrophysical Journal Letters.

"Данные "Хаббла" фактически сыграли ключевую роль в определении размера этих частиц. Мы знаем о наличии кремнезема только из MIRI-данных "Уэбба", но нам нужны были видимые и ближние инфракрасные наблюдения "Хаббла" для контекста, чтобы понять, насколько большими являются кристаллы", - сказала соавтор исследования Николь Льюис, доцент астрономии в Колледже искусств и наук, сотрудница Института Карла Сагана и руководитель программы, призванной помочь в создании трехмерного вида атмосферы горячего юпитера.

"Вебб" наблюдал систему WASP-17 в течение почти 10 часов, собрав более 1275 измерений яркости от 5 до 12-микронного излучения в среднем инфракрасном диапазоне, когда планета пересекала свою звезду. Вычитая яркость отдельных длин волн света, попавших в телескоп, когда планета находилась перед звездой, из яркости света звезды по отдельности, исследовательская группа смогла рассчитать количество волн, заблокированных атмосферой планеты.

В результате был обнаружен неожиданный "всплеск" в области 8,6 мкм, который лучше всего объясняется тем, что облака состоят из кварца, а не из силикатов магния или других возможных высокотемпературных аэрозолей, таких как оксид алюминия.

Волны света, обнаруженные в облаках экзопланеты-горячего газового гиганта WASP-17 b, показали наличие кварца (кристаллического кремнезема, SiO2), как показано на этом графике. Это первый случай обнаружения SiO2 на экзопланетах. Credit: NASA, ESA, CSA, and R. Crawford (STScI). Science: Nikole Lewis (Cornell University), David Grant (University of Bristol), Hannah Wakeford (University of Bristol) from the Space Telescope Science Institute.

Уникальная способность "Вебба" измерять чрезвычайно тонкое воздействие этих кристаллов на звездный свет - причем с расстояния более 11 миллионов миллиардов километров - позволяет получить важнейшую информацию о составе атмосфер экзопланет и новые сведения об их погоде.

Результаты, полученные авторами статьи, входящими в состав научной группы телескопа JWST, а также сотрудниками Исследовательского центра НАСА имени Эймса и Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, позволяют по-новому взглянуть на наше понимание того, как формируются и эволюционируют облака экзопланет. Вместо богатых магнием силикатов, таких как оливин и пироксен, наблюдаемых на других экзопланетах, исследователи обнаружили их строительные блоки - чистый кремнезем, необходимый для формирования более крупных силикатных зерен, встречающихся у коричневых карликов и более холодных экзопланет.

Имея объем, более чем в семь раз превышающий объем Юпитера, и массу менее половины массы Юпитера, WASP-17 b является одной из самых больших и "рыхлых" известных экзопланет. Это, а также короткий орбитальный период (3,7 земных суток) делают планету идеальным объектом для трансмиссионной спектроскопии - метода, заключающегося в измерении эффектов фильтрации и рассеяния звездного света атмосферой планеты с целью определения характеристик ее состава.

В отличие от минеральных частиц, встречающихся в облаках на Земле, кристаллы кварца, обнаруженные в облаках WASP-17 b, не были подняты со скалистой поверхности. Вместо этого они возникают в самой атмосфере.

WASP-17 b очень горячий - около 1500 по Цельсию, а давление, при котором образуются кристаллы кварца в атмосфере, составляет лишь одну тысячную часть от того, которое мы испытываем на поверхности Земли. "При таких условиях твердые кристаллы могут образовываться непосредственно из газа, не проходя сначала через жидкую фазу", - говорит первый автор работы Дэвид Грант из Бристольского университета.

"Точное количество кварца и степень распространенности облаков определить сложно, но команда намерена сделать это, объединив данные наблюдений WASP-17b с другими наблюдениями системы с помощью JWST", - сказала Льюис.

WASP-17 b - одна из трех планет, на которые нацелена группа ученых телескопа JWST в рамках исследования "Глубокая разведка атмосфер экзопланет с помощью многоинструментальной спектроскопии" (DREAMS), призванного собрать полный набор наблюдений по одному представителю каждого ключевого класса экзопланет: горячий юпитер, теплый нептун и умеренная каменистая планета.