Koncept tohto umelca ukazuje, ako by mohla vyzerať exoplanéta WASP-17b. WASP-17b, tiež nazývaný Ditsò, je horúci plynný gigant, ktorý obieha okolo svojej hviezdy vo vzdialenosti len 0,051 AU (asi 4,75 milióna míľ, alebo jedna osmina vzdialenosti medzi Merkúrom a Slnkom), dokončí jeden úplný okruh za približne 3.7 Zemské dni. Systém sa nachádza v Mliečnej dráhe, asi 1300 svetelných rokov od Zeme, v súhvezdí Škorpión. S objemom sedemkrát väčším ako Jupiter a menej ako polovicou hmotnosti Jupitera je WASP-17b extrémne nafúknutá planéta. Jeho krátka obežná doba, veľká veľkosť a hustá, predĺžená atmosféra ho predurčujú na pozorovanie pomocou transmisnej spektroskopie, ktorá zahŕňa meranie účinkov atmosféry planéty na svetlo hviezd, ktoré cez ňu filtruje. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)
Kusy „ľadu“ oxidu kremičitého vypĺňajú oblohu nafúknutej, žeravej exoplanéty WASP-17 b.
Pohľad na jeden z najbežnejších a najznámejších minerálov na Zemi si len zriedka zaslúži titul. Kremeň sa nachádza v plážovom piesku, stavebných kameňoch, geódach a obchodoch s drahokamami po celom svete. Taví sa na výrobu skla, rafinuje sa na výrobu kremíkových mikročipov a používa sa v hodinkách na udržanie času.
Čo je teda na najnovšom objave také výnimočné? NASA‚S Vesmírny teleskop Jamesa Webba, Predstavte si kryštály kremeňa, ktoré sa objavujú doslova ako zo vzduchu. Hmla lesklých zŕn je taká malá, že sa ich 10 000 zmestí do ľudského vlasu. Roje ostrých, sklovitých nanočastíc preháňajúcich sa horúcou atmosférou napučaného plynu exoplanéta Pri rýchlosti tisícok míľ za hodinu.
Webbova jedinečná schopnosť merať extrémne jemné účinky týchto kryštálov na svetlo hviezd – a to zo vzdialenosti viac ako sedem miliónov miliárd míľ, nie menej – poskytuje dôležité informácie o zložení atmosféry exoplanét a nové poznatky o ich počasí.
Prvý dôkaz kremeňa (kryštalický oxid kremičitý, SiO2) v oblakoch exoplanéty z prenosového spektra horúcej plynnej obrovskej exoplanéty WASP-17b zachytený pomocou MIRI (Webb’s Mid-Infrared Instrument) 12. až 13. marca 2023 je odhalený .
Spektrum bolo vytvorené meraním zmien jasu 28 pásiem vlnovej dĺžky stredného infračerveného svetla, keď planéta prechádza cez svoju hviezdu. Webb pozoroval systém WASP-17 pomocou spektrografu MIRI s nízkym rozlíšením približne 10 hodín a zhromaždil viac ako 1 275 meraní pred, počas a po tranzite.
Pre každú vlnovú dĺžku bolo množstvo svetla blokovaného atmosférou planéty (biele kruhy) vypočítané odpočítaním množstva prechádzajúceho atmosférou od množstva pôvodne emitovaného hviezdou.
Solid Purple Line Web (MIRI) je najvhodnejší model pre údaje z Hubbleovho a Spitzerovho teleskopu. (Údaje z Hubbleovho teleskopu a Spitzera pokrývajú vlnové dĺžky od 0,34 do 4,5 mikrónov a na grafe nie sú znázornené.) Spektrum ukazuje jasný útvar okolo 8,6 mikrónu, o ktorom sa astronómovia domnievajú, že je spôsobený časticami oxidu kremičitého. Je to spôsobené tým, že niektoré hviezdne svetlo je pri prechode absorbované cez atmosféru.
Prerušovaná žltá čiara ukazuje, ako by táto časť prenosového spektra vyzerala, keby oblaky v atmosfére WASP-17 b neobsahovali SiO2.
Je to prvýkrát, čo bol SiO2 identifikovaný v exoplanéte, a po prvýkrát, čo bol na tranzitujúcej exoplanéte identifikovaný špecifický druh oblakov.
Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI), David Grant (University of Bristol), Hannah R. Wakeford (University of Bristol), Nicole Lewis (Cornell University)
Webbov vesmírny teleskop deteguje drobné kryštály kremeňa v obrovských oblakoch horúceho plynu
Výskumníci používajúci vesmírny teleskop Jamesa Webba agentúry NASA objavili dôkazy o kremenných nanokryštáloch vo vysokohorských oblakoch WASP-17b. Jupiter Exoplanéta 1300 svetelných rokov od Zeme. Táto detekcia, ktorá bola jedinečne možná pomocou MIRI (Webb’s Mid-Infrared Instrument), predstavuje prvý prípad oxidu kremičitého (SiO2) častice boli pozorované v atmosfére exoplanét.
„Boli sme nadšení!“ David Grant, výskumník v Univerzita v Bristole vo Veľkej Británii a prvý autor článku uverejneného dnes (16. októbra) Astrophysical Journal Letters, „Z pozorovaní HST sme vedeli, že atmosféra WASP-17 b musí obsahovať aerosóly – drobné častice, ktoré tvoria oblaky alebo hmlu – ale neočakávali sme, že budú vyrobené z kremeňa.“
Silikáty (minerály bohaté na kremík a kyslík) tvoria väčšinu Zeme a Mesiaca, ako aj iných skalnatých objektov v našej slnečnej sústave a sú mimoriadne bežné v Mliečnej dráhe. Zdá sa však, že kremičitanové zrná, ktoré sa predtým nachádzali v atmosfére exoplanét a hnedých trpaslíkov, sú vyrobené z kremičitanov bohatých na horčík, ako je olivín a pyroxén, nie zo samotného kremeňa – čo je čistý SiO.2,
Výsledky tímu, ktorý zahŕňa aj výskumníkov z Ames Research Center a Goddard Space Flight Center NASA, predstavujú nový míľnik v našom chápaní toho, ako sa formujú a vyvíjajú oblaky exoplanét. „Plne sme očakávali, že uvidíme kremičitany horčíka,“ povedala spoluautorka Hannah Wakeford z University of Bristol. „Ale to, čo vidíme namiesto toho, sú pravdepodobne ich stavebné bloky, drobné častice „semien“ potrebné na vytvorenie väčších silikátových zŕn, ktoré nájdeme v chladných exoplanétach a hnedých trpaslíkoch.“
detekciu jemných variácií
S viac ako sedemnásobným objemom Jupitera a menej ako polovicou hmotnosti Jupitera je WASP-17b jednou z najväčších a najviac nafúknutých známych exoplanét. To spolu s krátkou obežnou dobou iba 3,7 pozemského dňa robí planétu ideálnou pre transmisnú spektroskopiu: techniku, ktorá zahŕňa meranie filtračných a rozptylových účinkov atmosféry planéty na svetlo hviezd.
Webb pozoroval systém WASP-17 približne 10 hodín, keď planéta prechádzala svojou hviezdou, pričom zhromaždila viac ako 1 275 meraní jasu 5 až 12-mikrónového stredného infračerveného svetla. Odčítaním jasu rôznych vlnových dĺžok svetla dosahujúceho ďalekohľad od jasu hviezdy, keď bola planéta pred hviezdou, bol tím schopný vypočítať množstvo každej vlnovej dĺžky blokovanej atmosférou planéty.
To, čo sa objavilo, bol neočakávaný „náraz“ s hrúbkou 8,6 mikrónu, čo by sa nedalo očakávať, ak by boli oblaky zložené z iných potenciálne vysokoteplotných aerosólov, ako je kremičitan horečnatý alebo oxid hlinitý, ale bol by, keby boli zložené z kremeňa. perfektný zmysel.
Kryštály, oblaky a vetry
Hoci tieto kryštály majú pravdepodobne podobný tvar ako geódy na Zemi a špicaté šesťuholníkové hranoly, ktoré sa nachádzajú v obchodoch s drahokamami, každý má priemer iba 10 nanometrov – jednu milióntinu centimetra.
„Údaje z Hubbleovho teleskopu skutočne zohrali kľúčovú úlohu pri obmedzovaní veľkosti týchto častíc,“ vysvetlila spoluautorka Nicole Lewis z Cornell University, ktorá vedie program Webb Guaranteed Time Observations (GTO), ktorý vytvára trojrozmerné pohľady na horúcu oblasť. pomáhať vytvárať. atmosféra Jupitera. „Vieme, že existuje oxid kremičitý zo samotných Webbových údajov MIRI, ale potrebujeme viditeľné a blízke infračervené pozorovania z Hubbleovho teleskopu, aby sme zistili, aké veľké sú kryštály.“
Na rozdiel od minerálnych častíc nachádzajúcich sa v oblakoch na Zemi sa kryštály kremeňa nachádzajúce sa v oblakoch WASP-17 b nedostanú nad skalnatý povrch. Namiesto toho sa vyrábajú v samotnom prostredí. „WASP-17b je extrémne horúci – asi 2700 stupňov.“ Fahrenheita (1500 stupňov Celzia) – a tlak, pri ktorom sa vysoko v atmosfére tvoria kryštály kremeňa, je len tisícinou tlaku, ktorý zažívame na zemskom povrchu,“ vysvetlil Grant. „Za týchto podmienok sa pevné kryštály môžu vytvárať priamo z plynu bez toho, aby najprv prešli cez kvapalnú fázu.“
Pochopenie toho, z čoho sa skladajú mraky, je dôležité pre pochopenie planéty ako celku. Horúce Jupitery ako WASP-17b sa skladajú predovšetkým z vodíka a hélia s malým množstvom iných plynov, ako je vodná para (H).2O) a oxid uhličitý (CO2, „Ak vezmeme do úvahy iba kyslík prítomný v týchto plynoch a zabudneme zahrnúť všetok kyslík uzavretý v mineráloch, ako je kremeň (SiO2), výrazne by sme podcenili celkové množstvo,“ vysvetlil Wakeford. „Tieto nádherné kryštály oxidu kremičitého nám hovoria o katalógu rôznych materiálov a o tom, ako sa všetky spájajú, aby formovali prostredie tejto planéty.“
Je ťažké presne určiť, koľko kremeňa je tam a ako rozšírené sú oblaky. „Oblaky budú pravdepodobne prítomné počas prechodu deň/noc (terminátor), čo je oblasť, ktorú naše pozorovania skúmajú,“ povedal Grant. Vzhľadom na to, že planéta je slapovo uzamknutá s veľmi horúcou dennou stranou a chladnou nočnou stranou, je pravdepodobné, že oblaky sa pohybujú okolo planéty, ale vyparia sa, keď dosiahnu horúcu dennú stranu. „Vietor môže pohybovať týmito malými sklenenými časticami rýchlosťou tisícok míľ za hodinu.“
WASP-17b je jednou z troch planét, na ktoré sa zameriava výskumný tím JWST pre hĺbkový prieskum atmosféry exoplanét pomocou sondy Multi-Instrument Spectroscopy (DREAMS), komplexného súboru pozorovaní zástupcov z každej hlavnej triedy exoplanét. Navrhnuté na zostavenie . : horúci Jupiter, horúci Neptúna skalnatá planéta mierneho pásma. Pozorovania MIRI horúceho Jupitera WASP-17b sa uskutočnili ako súčasť programu GTO 1353.
Referencie: David Grant, Nicole K. Lewis, Hannah R. Hrajú: Wakeford, Natasha E. Batalha, Anna Glidden, Jayesh Goyal, Eliza Mullens, Ryan J. „JWST-TST Dreams: Quartz Clouds in the Atmosphere of WASP-17b“ od MacDonalda. , Erin M. May, Sarah Seager, Kevin B. Stevenson, Jeff A. Valenti, Channon Witcher, Lily Alderson, Natalie H. Allen, Caleb I. Cañas, Nicole Colon, Mark Clampin, Nestor Espinoza, Amélie Gressier, Jingcheng Huang, Zifan Lin, Douglas Long, Dana R. Louis, Maria Pena-Guerrero, Sukrit Ranjan, Kristin S. Sotzen, Daniel Valentine, Jay Anderson, William O. Ballmer, Andrea Bellini, Keelan KW Hoch, Jens Kammerer, Mattia Liberolato, C. Matt Mountain, Marshall D. Perrin, Laurent Pueyo, Emily Rickman, Isabel Rebolido, Sangmo Tony Sohn, Roland P. van der Marel a Laura L. Watkins, 16. október 2023, The Astrophysical Journal Letters,
DOI: 10.3847/2041-8213/acfc3b
Vesmírny teleskop Jamesa Webba je popredné svetové observatórium vesmírnej vedy. Webb rieši záhady v našej slnečnej sústave, pozerá sa ďalej na vzdialené svety okolo iných hviezd a skúma záhadné štruktúry a pôvod nášho vesmíru a naše miesto v ňom. WEB je medzinárodný program, ktorý riadi NASA so svojím partnerom ESA.Európska vesmírna agentúra) a Kanadská vesmírna agentúra.
