Investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA han detectado evidencia de cuarzo nanocristales en las nubes de gran altitud de WASP-17 b, un exoplaneta caliente de Júpiter a 1.300 años luz de la Tierra.
Representación artística de WASP-17 b. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y R. Crawford.
La detección, que fue posible únicamente con MIRI (Instrumento de infrarrojo medio de Webb), marca la primera vez que se detectan partículas de sílice (SiO2) en la atmósfera de un exoplaneta.
Los cristales de cuarzo tienen sólo unos 10 nanómetros de diámetro (una millonésima parte de un centímetro), tan pequeños que 10.000 podrían caber uno al lado del otro a lo largo de un cabello humano. Su tamaño y composición de sílice pura se informaron en «JWST-TST DREAMS: Nubes de cuarzo en la atmósfera de WASP-17b”, publicado en Astrophysical Journal Letters.
“Los datos del Hubble en realidad desempeñaron un papel clave a la hora de limitar el tamaño de estas partículas. Sabemos que hay sílice solo a partir de los datos MIRI de Webb, pero necesitábamos las observaciones visibles e infrarrojas cercanas del Hubble como contexto, para determinar qué tan grandes son los cristales”, dijo el coautor Nikole Lewis, profesor asociado de astronomía en la Universidad. de Artes y Ciencias, miembro del Instituto Carl Sagan y líder del programa Webb Guaranteed Time Observation (GTO), diseñado para ayudar a construir una vista tridimensional de la atmósfera caliente de Júpiter.
Webb observó el sistema WASP-17 durante casi 10 horas, recopilando más de 1.275 mediciones de brillo de luz infrarroja media de 5 a 12 micrones mientras el planeta cruzaba su estrella.
Restando el brillo de las longitudes de onda de luz individuales que alcanzaron el telescopio cuando el planeta estaba frente a la estrella de los de la estrella sola, el equipo de investigación pudo calcular la cantidad de cada longitud de onda bloqueada por la atmósfera del planeta.
Lo que surgió fue un «golpe» inesperado a 8,6 micrones que se explica mejor porque las nubes estaban compuestas de cuarzo, en lugar de silicatos de magnesio u otros posibles aerosoles de alta temperatura como el óxido de aluminio.
La capacidad única de Webb para medir los efectos extremadamente sutiles de esos cristales en la luz de las estrellas (y desde una distancia de más de 7 millones de miles de millones de millas) está proporcionando información crítica sobre la composición de las atmósferas de los exoplanetas y nuevos conocimientos sobre su clima.
Los resultados de los autores del artículo, que forman parte del Equipo científico del telescopio JWST e incluye investigadores del Centro de Investigación Ames de la NASA y del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, da un nuevo giro a nuestra comprensión de cómo se forman y evolucionan las nubes de exoplanetas.
En lugar de silicatos ricos en magnesio como el olivino y el piroxeno que se ven en otros exoplanetas, los investigadores encontraron sus componentes básicos, la sílice pura necesaria para formar los granos de silicato más grandes que se encuentran en las enanas marrones y los exoplanetas más fríos.
Con un volumen más de siete veces el de Júpiter y una masa inferior a la mitad de Júpiter, WASP-17 b es uno de los exoplanetas más grandes y “más hinchados” conocidos.
Esto, junto con su corto período orbital de 3,7 días terrestres, hace que el planeta sea ideal para la espectroscopia de transmisión: una técnica que implica medir los efectos de filtrado y dispersión de la atmósfera de un planeta en la luz de las estrellas para detectar características de su composición.
A diferencia de las partículas minerales que se encuentran en las nubes de la Tierra, los cristales de cuarzo detectados en las nubes de WASP-17 b no son arrastrados desde una superficie rocosa. Más bien, se originan en la atmósfera misma.
“WASP-17 b es extremadamente caliente (alrededor de 2.700 grados Fahrenheit) y la presión donde se forman los cristales de cuarzo en lo alto de la atmósfera es sólo aproximadamente una milésima parte de la que experimentamos en la superficie de la Tierra. En estas condiciones, los cristales sólidos se pueden formar directamente a partir del gas, sin pasar primero por una fase líquida”. dijo el primer autor David Grant, de la Universidad de Bristol.
«Es difícil determinar exactamente cuánto cuarzo hay y qué tan penetrantes son las nubes, pero el equipo pretende lograr precisamente eso combinando estas observaciones de WASP-17b con otras observaciones del sistema de JWST», dijo Lewis.
WASP-17 b es uno de los tres planetas objetivo de las investigaciones de Reconocimiento Profundo de Atmósferas de Exoplanetas del Equipo Científico del Telescopio JWST mediante Espectroscopía de Instrumentos Múltiples (DREAMS), que están diseñadas para recopilar un conjunto completo de observaciones de un representante de cada clase clave de exoplanetas. : un Júpiter caliente, un Neptuno cálido y un planeta rocoso templado.
Fuente: Universidad de Cornell
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