Istraživači koji koriste NASA-in svemirski teleskop Džejms Veb otkrili su dokaze za nanokristale kvarca u oblacima na velikim visinama VASP-17 b, vruće egzoplanete Jupitera udaljene 1.300 svetlosnih godina od Zemlje.
Detekcija, koja je bila jedinstveno moguća sa MIRI-om (Vebb-ov srednji infracrveni instrument), označava prvi put da su čestice silicijum dioksida (SiO 2 ) primećene u atmosferi egzoplaneta.
Kristali kvarca su prečnika samo oko 10 nanometara, toliko mali da bi 10.000 moglo stati jedan pored drugog na ljudsku kosu. Njihova veličina i sastav čistog silicijum dioksida prikazani su u „JVST-TST DREAMS: kvarcni oblaci u atmosferi VASP-17b“, objavljenom u Časopisu astrofizičkih pisama.
„Hablovi podaci su zapravo igrali ključnu ulogu u ograničavanju veličine ovih čestica. Znamo da postoji silicijum samo iz Vebovih MIRI podataka, ali su nam bila potrebna vidljiva i skoro infracrvena zapažanja od Habla za kontekst, da shvatimo koliko su veliki kristali “, rekla je koautorka Nikole Levis, vanredni profesor astronomije na Koledžu umetnosti i nauka, član Instituta Karl Sagan i vođa programa Vebb Guaranteed Time Observation (GTO) dizajniranog da pomogne u izgradnji trodimenzionalnog pogleda na vruća atmosfera Jupitera.
Veb je posmatrao sistem VASP-17 skoro 10 sati, prikupljajući više od 1.275 merenja osvetljenosti srednjeg infracrvenog svetla od 5 do 12 mikrona dok je planeta prelazila svoju zvezdu. Oduzimanjem osvetljenosti pojedinačnih talasnih dužina svetlosti koja je stigla do teleskopa kada je planeta bila ispred zvezde od one same zvezde, istraživački tim je mogao da izračuna količinu svake talasne dužine koju je blokirala atmosfera planete.
Ono što se pojavilo je neočekivana „izbočina“ od 8,6 mikrona koja se najbolje objašnjava time što se oblaci sastoje od kvarca, a ne od magnezijum silikata ili drugih mogućih visokotemperaturnih aerosola poput aluminijum-oksida.
Vebova jedinstvena sposobnost da meri izuzetno suptilne efekte tih kristala na svetlost zvezda — i to sa udaljenosti od više od 7 miliona milijardi milja — pruža kritične informacije o sastavu atmosfera egzoplaneta i nove uvide u njihovo vreme.
Rezultati autora rada, koji su deo JVST Telescope Scientist tima i uključuju istraživače iz NASA-inog Ames istraživačkog centra i NASA-inog Goddard centra za svemirske letove, stavljaju novi krug na naše razumevanje kako se oblaci egzoplaneta formiraju i razvijaju. Umesto silikata bogatih magnezijumom kao što su olivin i piroksen koji se vide na drugim egzoplanetama, istraživači su pronašli njihove građevne blokove, čisti silikat potreban za formiranje većih silikatnih zrnaca pronađenih u smeđim patuljcima i hladnijim egzoplanetama.
Sa zapreminom više od sedam puta većom od Jupitera i masom manjom od polovine Jupitera, VASP-17 b je jedna od najvećih i „najnapuhnijih“ poznatih egzoplaneta. Ovo, zajedno sa kratkim orbitalnim periodom od 3,7 zemaljskih dana, čini planetu idealnom za transmisijsku spektroskopiju: tehniku koja uključuje merenje efekata filtriranja i rasejanja atmosfere planete na svetlost zvezda kako bi se otkrile karakteristike njenog sastava.
Za razliku od mineralnih čestica pronađenih u oblacima na Zemlji, kristali kvarca otkriveni u oblacima VASP-17 b nisu pometeni sa stenovite površine. Umesto toga, oni nastaju u samoj atmosferi.
„VASP-17 b je izuzetno vruć — oko 2.700 stepeni Farenhajta — a pritisak gde se kristali kvarca formiraju visoko u atmosferi je samo oko hiljaditi deo onoga što doživljavamo na površini Zemlje. U ovim uslovima, čvrsti kristali se mogu formirati direktno iz gas, a da prethodno ne prođe kroz tečnu fazu“, rekao je prvi autor David Grant, Univerzitet u Bristolu.
„Koliko je tačno kvarca i koliko su oblaci prožimajući, teško je odrediti, ali tim ima za cilj da uradi upravo to kombinovanjem ovih zapažanja VASP-17b sa drugim zapažanjima sistema iz JVST-a“, rekao je Luis.
VASP-17 b je jedna od tri planete na koje cilja JVST Telescope Scientist Tim za Duboko izviđanje atmosfere egzoplaneta koristeći istraživanja spektroskopije sa više instrumenata (DREAMS), koja su dizajnirana da prikupe sveobuhvatan skup posmatranja jednog predstavnika iz svake ključne klase egzoplaneta : vrući Jupiter, topli Neptun i umerena stenovita planeta.
MIRI posmatranja vrućeg Jupitera VASP-17 b su napravljena kao deo GTO programa 1353.
