Koncept tohoto umělce ukazuje, jak by mohla vypadat exoplaneta WASP-17b. WASP-17b, také známý jako Ditsö, je horký plynný obr, který obíhá kolem své hvězdy ve vzdálenosti pouhých 0,051 AU (asi 4,75 milionu mil, neboli jedna osmina vzdálenosti mezi Merkurem a Sluncem) a dokončí jeden úplný okruh za asi 3,7 pozemského dne. Systém se nachází v Galaxii Mléčná dráha, asi 1300 světelných let od Země, v souhvězdí Štíra. S objemem více než sedmkrát větším než Jupiter a hmotností menší než poloviční než Jupiter je WASP-17b extrémně nafouklá planeta. Jeho krátká oběžná doba, velká velikost a hustá, rozpínavá atmosféra jej činí ideálním pro pozorování pomocí transmisní spektroskopie, která zahrnuje měření účinků atmosféry planety na světlo hvězd, které přes ni proniká. Obrazový kredit: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)
Vločky křemičitého „sněhu“ zaplňují oblohu přehřáté, nafouklé exoplanety WASP-17 b.
Pohled na jeden z nejběžnějších a nejznámějších minerálů na Zemi si málokdy zaslouží titulek. Křemen se nachází v plážovém písku, stavebních kamenech, geodách a drahokamech po celém světě. Taví se na sklo, zušlechťuje se na křemíkové mikročipy a používá se v hodinkách k udržení času.
Čím se tedy nejnovější objev liší? NASA‚s Vesmírný dalekohled Jamese Webba? Představte si krystaly křemene, které se objevují doslova ze vzduchu. Mlha třpytivých zrnek tak malých, že se jich 10 000 vešlo vedle sebe na lidský vlas. Roje špičatých skleněných nanočástic se prohánějí horkou atmosférou nafouknutého plynného obra Exoplaneta V tisících mil za hodinu.
Webbova jedinečná schopnost měřit extrémně jemné účinky těchto krystalů na světlo hvězd – a to ze vzdálenosti nejméně sedm milionů miliard mil – poskytuje důležité informace o složení exoplanetárních atmosfér a nové poznatky o jejich počasí.
Spektrum přenosu horkého plynu obří exoplanety WASP-17 b, zachycené MIRI (Webb Mid-Infrared Instrument) ve dnech 12. až 13. března 2023, odhaluje první důkaz křemene (krystalického křemene, SiO2) v oblacích exoplanety. .
Spektrum bylo vytvořeno měřením změny jasu 28 pásem středního infračerveného světla, když planeta míjí svou hvězdu. Webb pozoroval systém WASP-17 pomocí spektrometru MIRI s nízkým rozlišením po dobu asi 10 hodin, přičemž shromáždil více než 1275 měření před, během a po tranzitu.
Pro každou vlnovou délku bylo množství světla blokovaného atmosférou planety (bílé kruhy) vypočteno odečtením množství, které prošlo atmosférou od množství původně emitovaného hvězdou.
Plná fialová čára je model, který nejlépe odpovídá datům Webb (MIRI), Hubble a Spitzer. (Údaje z Hubblea a Spitzera pokrývají vlnové délky od 0,34 do 4,5 mikronů a v grafu nejsou zobrazeny.) Spektrum ukazuje jasný útvar při asi 8,6 mikronu, který je podle astronomů způsoben částicemi oxidu křemičitého absorbujícími část světla hvězd procházející atmosférou. .
Žlutá přerušovaná čára ukazuje, jak by tato část přenosového spektra vypadala, kdyby mraky v atmosféře WASP-17 b neobsahovaly SiO2.
Je to poprvé, co byl SiO2 identifikován v exoplanetě a poprvé byl identifikován jakýkoli specifický typ mraku v prolétající exoplanetě.
Obrazový kredit: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI), David Grant (University of Bristol), Hannah R. Wakeford (University of Bristol), Nicole Lewis (Cornell University)
Webbův vesmírný dalekohled detekuje drobné krystaly křemene v obřích oblacích horkého plynu
Výzkumníci pomocí kosmického dalekohledu NASA James Webb Space Telescope objevili důkazy o křemenných nanokrystalech v oblacích WASP-17 b, horké planetě ve vysokých nadmořských výškách. Jupiter Exoplaneta 1300 světelných let od Země. Tento objev, který byl jedinečně možný pomocí MIRI (Webbův střední infračervený přístroj), představuje první detekci oxidu křemičitého (SiO).2) V atmosféře exoplanety byly detekovány částice.
“Byli jsme nadšeni!” David Grant, výzkumník v… University of Bristol Ve Velké Británii a první autor článku publikovaného dnes (16. října) v Astrophysical Journal Letters. „Z pozorování HST jsme věděli, že aerosoly – malé částice, které tvoří mraky nebo mlhu – musí být přítomny v atmosféře WASP-17b, ale neočekávali jsme, že budou vyrobeny z křemene.“
Křemičitany (minerály bohaté na křemík a kyslík) tvoří většinu Země a Měsíce a také dalších kamenných těles v naší sluneční soustavě a jsou extrémně běžné v celé galaxii. Zdá se však, že silikátová zrna dříve detekovaná v atmosférách exoplanet a hnědých trpaslíků jsou vyrobena z křemičitanů bohatých na hořčík, jako je olivín a pyroxen, nikoli samotného křemene – což je čistý SiO.2.
Zjištění tohoto týmu, který zahrnuje také výzkumníky z NASA Ames Research Center a NASA Goddard Space Flight Center, dává nový směr našemu chápání toho, jak se formují a vyvíjejí exoplanetární mraky. „Plně jsme očekávali, že uvidíme křemičitan hořečnatý,“ řekla spoluautorka Hannah Wakeford, rovněž z University of Bristol. „Ale to, co místo toho vidíme, jsou pravděpodobně stavební kameny těchto částic, drobné „semenné“ částice potřebné k vytvoření větších silikátových zrn, která detekujeme u studených exoplanet a hnědých trpaslíků.“
Objevte jemné rozdíly
S objemem více než sedmkrát větším než Jupiter a hmotností menší než poloviční než Jupiter je WASP-17b jednou z největších a nejvíce nafouklých známých exoplanet. To v kombinaci s krátkou oběžnou dobou pouhých 3,7 pozemského dne činí planetu ideální pro transmisní spektroskopii: techniku, která zahrnuje měření filtračních a rozptylových účinků atmosféry planety na světlo hvězd.
Webb monitoroval systém WASP-17 asi 10 hodin a shromáždil více než 1 275 měření jasu 5 až 12 mikrometrů středního infračerveného světla, když planeta procházela svou hvězdou. Odečtením jasu jednotlivých vlnových délek světla, které dosáhlo dalekohledu, když byla planeta před hvězdou, od jasu samotné hvězdy, byl tým schopen vypočítat, jak velká část každé vlnové délky byla blokována atmosférou planety.
To, co se objevilo, byla neočekávaná „boule“ na 8,6 mikronu, což by se nedalo očekávat, pokud by byly mraky vyrobeny z křemičitanu hořečnatého nebo jiných potenciálně vysokoteplotních aerosolů, jako je oxid hlinitý, ale dává dokonalý smysl, pokud byly vyrobeny z křemene. .
Krystaly, mraky a vítr
Zatímco tyto krystaly mohou mít podobný tvar jako špičaté šestihranné hranoly nalezené v geodách a obchodech s drahokamy na Zemi, každý z nich má průměr jen asi 10 nanometrů – miliontinu centimetru.
„Údaje z HST skutečně hrály klíčovou roli při určování velikosti těchto částic,“ vysvětlila spoluautorka Nicole Lewis z Cornell University, která vede webový program Garantovaného časového pozorování (GTO), který má pomoci vytvořit 3D pohled na horké planety. Jupiterova atmosféra. „O přítomnosti oxidu křemičitého víme pouze z Webbových dat MIRI, ale potřebovali jsme viditelná a blízko infračervená pozorování z HST pro kontext, abychom věděli, jak velké krystaly jsou.“
Na rozdíl od minerálních částic nalezených v mracích na Zemi, krystaly křemene detekované v oblacích WASP-17 b nebyly získány ze skalnatého povrchu. Místo toho pocházejí ze samotné atmosféry. „WASP-17b je extrémně horký – asi 2700 stupňů.“ F (1500 stupňů Celsia) – Tlak, kde vysoko v atmosféře vznikají krystaly křemene, nepřesahuje asi tisícinu toho, co zažíváme na povrchu Země. „Za těchto podmínek se pevné krystaly mohou tvořit přímo z plynu, aniž by nejprve prošly kapalnou fází.“
Pochopení složek mraků je zásadní pro pochopení planety jako celku. Horké Jupitery jako WASP-17b se skládají převážně z vodíku a helia, s malým množstvím dalších plynů, jako je vodní pára (H).2O) a oxid uhličitý (CO2). „Pokud vezmeme v úvahu pouze kyslík obsažený v těchto plynech a zanedbáme zahrnutí veškerého kyslíku zachyceného v minerálech, jako je křemen (SiO),2Dramaticky snížíme celkovou hojnost,“ vysvětlil Wakeford. „Tyto krásné krystaly oxidu křemičitého nám vyprávějí o zásobách různých materiálů a o tom, jak se všechny spojují, aby utvářely životní prostředí této planety.“
Je obtížné přesně určit, kolik křemene je přítomno a jak rozšířené jsou mraky. „Mračna budou pravděpodobně přítomna podél přechodu mezi dnem a nocí, což je oblast, kterou naše pozorování zkoumají,“ řekl Grant. Vzhledem k tomu, že planeta je slapově uzavřena s velmi horkou denní stranou a chladnější noční stranou, mraky pravděpodobně obíhají kolem planety, ale vypařují se, když dosáhnou teplejšího dne. „Vítr může pohybovat těmito drobnými částečkami skla rychlostí tisíce mil za hodinu.“
WASP-17b je jednou ze tří planet, na které se zaměřuje tým vědců JWST pro hloubkový průzkum exoplanetárních atmosfér pomocí sond Resolution Multi-Instrument Spectroscopy (DREAMS), které jsou navrženy tak, aby shromažďovaly komplexní soubor pozorování jednoho zástupce z každé hlavní planety. třídy exoplanet. : Jupiter je horký, teplý NeptuneA umírněná kamenná planeta. V rámci programu GTO 1353 byla provedena pozorování MIRI horkého Jupiteru WASP-17b.
Reference: „JWST-TST Dreams: Quartz Clouds in the Atmosphere of WASP-17b“ od Davida Granta, Nicole K. Lewis, Hannah R. Wakeford, Natasha E. Batalha, Anna Glidden, Jayesh Goyal, Elijah Mullins, Ryan J. MacDonald, Erin M. May, Sarah Seager, Kevin B. Stevenson, Jeff A. Valenti, Channon Fisher, Lily Alderson, Natalie H. Allen, Caleb I. Cañas, Kencol Colon, Mark Clampin, Nestor Espinoza, Amelie Gresier, Jingsheng Huang, Zifan Lin, Douglas Long, Dana R. Lowe, Maria Peña Guerrero, Sukrit Rangan, Christine S. Sotzen, Daniel Valentine, Jay Anderson, William O. Palmer, Andrea Bellini, Kellan K. W. Hoch, Jens Kammerer, Mattia Liberalto, C. Matt Mountain, Marshall de Perrin, Laurent Boyot, Emily Rickman, Isabel Rebolledo, Sangmo Tony Son, Roland P. van der Marel a Laura L. Watkins, 16. října 2023, Astrophysical Journal Letters.
doi: 10.3847/2041-8213/acfc3b
Vesmírný dalekohled Jamese Webba je přední světová observatoř pro vesmírnou vědu. Webb řeší záhady naší sluneční soustavy, dívá se za vzdálené světy kolem jiných hvězd a zkoumá tajemné struktury a původ našeho vesmíru a naše místo v něm. WEB je mezinárodní program vedený NASA se svými partnery Evropskou kosmickou agenturou (ESA).Evropská kosmická agentura) a Kanadská kosmická agentura.
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
