Обнаружение частиц кварца в атмосфере экзопланеты стало возможным благодаря использованию инфракрасного инструмента MIRI телескопа «Джеймс Вебб». Этот случай стал первым в своем роде. Кристаллы кварца имеют очень маленький размер — около 10 нанометров. Определение наличия этих частиц было осуществлено с помощью данных телескопа «Хаббл». Однако, для полного определения размера кристаллов потребовались наблюдения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Эта работа была проделана Николь Льюис, профессором астрономии и руководителем программы Гарантированного Времени Наблюдений (GTO) телескопа «Джеймс Вебб», которая направлена на создание трёхмерного представления атмосферы «горячего Юпитера».

Телескоп «Джеймс Вебб» провёл наблюдения за системой WASP-17 в течение почти 10 часов. Было создано более 1275 измерений яркости в диапазоне от 5 до 12 микрон когда планета пересекала свою звезду. Путем вычитания яркости отдельных длин волн света, достигающих телескопа во время прохождения планеты перед звездой, от яркости самой звезды, исследовательская группа смогла рассчитать количество света, блокируемого планетой, для каждой длины волны.

Атмосфера горячей газовой планеты-гиганта WASP-17 b в изображении художника. Источник: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Это позволило обнаружить неожиданное присутствие кварца при 8,6 микрон, что лучше всего объяснялось облаками кварца, а не магниевыми силикатами или другими возможными аэрозолями высокой температуры, такими как оксид алюминия.

Особенность телескопа «Джеймс Вебб» состоит в его способности измерять очень тонкие эффекты, вызванные этими кристаллами, с расстояния более 7 миллионов миллиардов миль. Эта информация является критической для определения состава атмосферы экзопланет и получения новых представлений о погоде на них.

Результаты исследования дали новые представления о формировании и эволюции облаков на экзопланетах. Вместо магниевых силикатов, которые обычно наблюдаются на других экзопланетах, исследователи обнаружили кварцевые кристаллы, которые необходимы для формирования более крупных силикатных зёрен, находящихся на более холодных экзопланетах.

WASP-17 b — одна из самых больших и «воздушных» экзопланет, размером более 7 раз больше Юпитера и массой в полтора раза меньше. Сочетание орбитального периода в 3,7 земных дней и высоких температур делает эту планету идеальной для спектроскопии, что позволяет изучать состав её атмосферы.

Кварцевые кристаллы, найденные в облаках WASP-17 b, формируются в самой атмосфере, а не над поверхностью планеты. Это связано с крайне высокой температурой планеты, около 2700 градусов по шкале Фаренгейта. Такие условия позволяют твёрдым кристаллам образовываться из газа, минуя жидкую фазу.

Определение количества кварца и распространённости облаков является сложной задачей, но команда исследователей планирует объединить наблюдения WASP-17 b с другими наблюдениями системы с использовать время телескопа JWST для более детального изучения.

WASP-17 b является одной из трёх планет, выбранных для исследований DREAMS, проводимых с использованием телескопа JWST. Эти исследования направлены на получение всесторонних данных об атмосферах ключевых классов экзопланет: горячих Юпитеров, тёплых Нептунов и скалистых планет.

Подробнее на iXBT