A descoberta informa aos cientistas sobre a variedade de materiais que moldam os ambientes planetários, com base em dados do instrumento MIRI, que o JPL geriu durante o lançamento.
Detectando variações sutis
Com um volume mais de sete vezes o de Júpiter e uma massa inferior a metade de Júpiter, WASP-17 b é um dos maiores e mais inchados exoplanetas conhecidos. Isto, juntamente com o seu curto período orbital de apenas 3,7 dias terrestres, torna o planeta ideal para espectroscopia de transmissão: uma técnica que envolve a medição dos efeitos de filtragem e dispersão da atmosfera de um planeta na luz estelar.
Webb observou o sistema WASP-17 durante quase 10 horas, coletando mais de 1.275 medições de brilho de luz infravermelha média de 5 a 12 mícrons enquanto o planeta cruzava sua estrela. Ao subtrair o brilho dos comprimentos de onda individuais da luz que atingiu o telescópio quando o planeta estava na frente da estrela daqueles da própria estrela, a equipe foi capaz de calcular a quantidade de cada comprimento de onda bloqueado pela atmosfera do planeta.
O que surgiu foi um “saliência” inesperada de 8,6 mícrons, uma característica que não seria esperada se as nuvens fossem feitas de silicatos de magnésio ou outros possíveis aerossóis de alta temperatura, como óxido de alumínio, mas que faz todo o sentido se forem feitas de quartzo.
Cristais, Nuvens e Ventos
Embora estes cristais tenham provavelmente uma forma semelhante aos prismas hexagonais pontiagudos encontrados em geodos e lojas de pedras preciosas na Terra, cada um deles tem apenas cerca de 10 nanómetros de diâmetro – um milionésimo de 1 centímetro.
“Os dados do Hubble, na verdade, desempenharam um papel fundamental na restrição do tamanho dessas partículas”, explicou o coautor Nikole Lewis, da Universidade Cornell, que lidera o programa Webb Guaranteed Time Observation (GTO), projetado para ajudar a construir uma visão tridimensional de um ambiente quente. Atmosfera de Júpiter. “Sabemos que existe sílica apenas a partir dos dados MIRI do James Webb, mas precisávamos das observações do visível e do infravermelho próximo do Hubble para contextualizar, para descobrir o tamanho dos cristais.”
Ao contrário das partículas minerais encontradas nas nuvens da Terra, os cristais de quartzo detectados nas nuvens do WASP-17 b não são varridos de uma superfície rochosa. Em vez disso, eles se originam na própria atmosfera. “WASP-17 b é extremamente quente – cerca de 1.500 graus Celsius (2.700 graus Fahrenheit) – e a pressão onde se formam no alto da atmosfera é apenas cerca de um milésimo do que experimentamos na superfície da Terra”, explicou Grant. “Nessas condições, os cristais sólidos podem se formar diretamente do gás, sem passar primeiro pela fase líquida.”
Compreender do que são feitas as nuvens é crucial para compreender o planeta como um todo. Júpiteres quentes como WASP-17 b são feitos principalmente de hidrogênio e hélio, com pequenas quantidades de outros gases como vapor de água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). “Se considerarmos apenas o oxigénio que existe nestes gases e negligenciarmos a inclusão de todo o oxigénio contido em minerais como o quartzo (SiO2), subestimaremos significativamente a abundância total”, explicou Wakeford. “Esses lindos cristais de sílica nos contam sobre o inventário de diferentes materiais e como todos eles se unem para moldar o meio ambiente deste planeta.”
É difícil determinar exatamente quanto quartzo existe e quão difundidas são as nuvens. “As nuvens estão provavelmente presentes ao longo da transição dia/noite (o terminador), que é a região que as nossas observações sondam,” disse Grant. Dado que o planeta está bloqueado pelas marés com um lado diurno muito quente e um lado noturno mais frio, é provável que as nuvens circulem ao redor do planeta, mas vaporizem quando atingem o lado diurno mais quente. “Os ventos podem estar movendo essas minúsculas partículas vítreas a milhares de quilômetros por hora.”
O WASP-17 b é um dos três planetas visados pelas investigações de Reconhecimento Profundo de Atmosferas de Exoplanetas da Equipe de Cientistas do Telescópio James Webb usando Espectroscopia Multi-instrumentos (DREAMS), que são projetadas para reunir um conjunto abrangente de observações de um representante de cada classe chave de exoplanetas : um Júpiter quente, um Netuno quente e um planeta rochoso temperado. As observações MIRI do quente Júpiter WASP-17 b foram feitas como parte do programa GTO 1353.
Mais sobre a missão
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. O James Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além, para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. O James Webb é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadiana.
O MIRI foi desenvolvido através de uma parceria 50-50 entre a NASA e a ESA. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, liderou os esforços dos EUA para o MIRI, e um consórcio multinacional de institutos astronômicos europeus contribui para a ESA. George Rieke, da Universidade do Arizona, é o líder da equipe científica do MIRI. Gillian Wright é a principal investigadora europeia do MIRI.
O desenvolvimento do criocooler MIRI foi liderado e gerenciado pelo JPL, em colaboração com a Northrop Grumman em Redondo Beach, Califórnia, e o Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.
Publicado em 23/10/2023 07h31
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