I ricercatori che utilizzano il telescopio spaziale James Webb della NASA hanno rilevato tracce di quarzo nanocristalli nelle nuvole ad alta quota di WASP-17 b, un caldo esopianeta gioviano a 1.300 anni luce dalla Terra.
Rappresentazione artistica di WASP-17 b. Credito immagine: NASA, ESA, CSA e R. Crawford
La rilevazione, possibile unicamente con il MIRI (Webb’s Mid-Infrared Instrument), segna la prima volta che particelle di silice (SiO2) sono state avvistate nell’atmosfera di un esopianeta.
I cristalli di quarzo sono larghi solo circa 10 nanometri (un milionesimo di centimetro), così piccoli che 10.000 potrebbero stare fianco a fianco su un capello umano. Le loro dimensioni e composizione di silice pura sono state riportate in “JWST-TST DREAMS: Nuvole di quarzo nell’atmosfera di WASP-17b”, pubblicato su Astrophysical Journal Letters.
“I dati di Hubble hanno effettivamente svolto un ruolo chiave nel limitare la dimensione di queste particelle. Sappiamo che c’è silice solo dai dati MIRI di Webb, ma avevamo bisogno delle osservazioni visibili e del vicino infrarosso di Hubble per il contesto, per capire quanto sono grandi i cristalli”, ha detto la coautrice Nikole Lewis, professoressa associata di astronomia al College. of Arts and Sciences, membro del Carl Sagan Institute e leader del programma Webb Guaranteed Time Observation (GTO) progettato per aiutare a costruire una visione tridimensionale della calda atmosfera di Giove.
Webb ha osservato il sistema WASP-17 per quasi 10 ore, raccogliendo più di 1.275 misurazioni di luminosità della luce nel medio infrarosso da 5 a 12 micron mentre il pianeta attraversava la sua stella.
Sottraendo la luminosità delle singole lunghezze d’onda della luce che raggiungevano il telescopio quando il pianeta si trovava di fronte alla stella da quella della stella stessa, il gruppo di ricerca è stato in grado di calcolare la quantità di ciascuna lunghezza d’onda bloccata dall’atmosfera del pianeta.
Ciò che è emerso è stato un “rigonfiamento” inaspettato a 8,6 micron, meglio spiegato dal fatto che le nuvole erano composte da quarzo, piuttosto che da silicati di magnesio o altri possibili aerosol ad alta temperatura come l’ossido di alluminio.
La capacità unica di Webb di misurare gli effetti estremamente sottili di questi cristalli sulla luce stellare – e da una distanza di oltre 7 milioni di miliardi di miglia – sta fornendo informazioni critiche sulla composizione delle atmosfere degli esopianeti e nuove informazioni sul loro clima.
I risultati degli autori dell’articolo, che fanno parte del Team di scienziati del telescopio JWST e include ricercatori dell’Ames Research Center della NASA e del Goddard Space Flight Center della NASA, dà una nuova svolta alla nostra comprensione di come si formano ed evolvono le nuvole degli esopianeti.
Invece dei silicati ricchi di magnesio come olivina e pirosseno osservati su altri esopianeti, i ricercatori hanno trovato i loro elementi costitutivi, la silice pura necessaria per formare i grani di silicato più grandi che si trovano nelle nane brune e negli esopianeti più freddi.
Con un volume più di sette volte quello di Giove e una massa inferiore alla metà di quella di Giove, WASP-17 b è uno dei pianeti extrasolari più grandi e “gonfi” conosciuti.
Questo, insieme al suo breve periodo orbitale di 3,7 giorni terrestri, rende il pianeta ideale per la spettroscopia di trasmissione: una tecnica che prevede la misurazione degli effetti di filtraggio e diffusione dell’atmosfera di un pianeta sulla luce stellare per rilevare le caratteristiche della sua composizione.
A differenza delle particelle minerali trovate nelle nuvole sulla Terra, i cristalli di quarzo rilevati nelle nuvole di WASP-17 b non vengono spazzati via da una superficie rocciosa. Hanno invece origine nell’atmosfera stessa.
“WASP-17 b è estremamente caldo – circa 2.700 gradi Fahrenheit – e la pressione alla quale si formano i cristalli di quarzo in alto nell’atmosfera è solo circa un millesimo di quella che sperimentiamo sulla superficie terrestre. In queste condizioni, i cristalli solidi possono formarsi direttamente dal gas, senza passare prima attraverso una fase liquida”. ha detto il primo autore David Grant, Università di Bristol.
“Quanto quarzo ci sia esattamente e quanto siano pervasive le nuvole sono difficili da determinare, ma il team mira a fare proprio questo combinando queste osservazioni di WASP-17b con altre osservazioni del sistema da JWST”, ha detto Lewis.
WASP-17 b è uno dei tre pianeti presi di mira dalla Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres del JWST Telescope Scientist Team utilizzando indagini DREAMS (Multi-instrument Spectroscopy), progettate per raccogliere una serie completa di osservazioni di un rappresentante di ciascuna classe chiave di esopianeti : un Giove caldo, un Nettuno caldo e un pianeta roccioso temperato.
Fonte: Università Cornell
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