شناسایی بلورهای کوارتز در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی تلسکوپ فضایی جیمز وب!!

بلورهای کوارتز در اتمسفر دنیای خارجی WASP-17b پیدا شده است که ابرهای بلندی را روی غول گازی تشکیل می‌دهند.

برداشت هنری از اتمسفر غنی از سیلیکات WASP-17b. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، Ralf Crawford (STScI))

دانیل گرانت از دانشگاه بریستول در بریتانیا و رهبر یک مطالعه جدید در مورد این کشف، در بیانیه‌ای گفت: «ما از مشاهدات هابل [تلسکوپ فضایی] میدانستیم که در اتمسفرWASP-17b باید ذرات ریز وجود داشته باشد – ذرات ریز ابرها یا مه را تشکیل می‌دهند، اما انتظار نداشتیم که آنها از کوارتز ساخته شوند.

WASP-17b دنیایی باورنکردنی است. WASP-17b که هر 3.7 روز یک بار در فاصله 7.8 میلیون کیلومتری (4.9 میلیون مایل) از ستاره خود می‌چرخد که در فاصله 1300 سال نوری از زمین قرار دارد، چنان به میزبان ستاره‌ای خود نزدیک است که دمای روز آن به 1500 درجه سانتیگراد (تقریباً 2700 درجه فارنهایت) می‌رسد. از آنجایی که اتمسفر در این سیاره فراخورشیدی بسیار داغ است، جهان در واقع به وسعت حدود 285000 کیلومتر (176892 مایل) منبسط شده است که فقط دو برابر قطر مشتری است و این در حالی است که WASP-17b تنها حدود نیمی از جرم کلی مشتری را دارد. WASP-17b یکی از “پف کرده‌ترین” سیاره های شناخته شده است – و جو متورم آن، آن را به یک هدف عالی برای تلسکوپ فضایی جیمز وب تبدیل می‌کند.

گرانت و اخترشناسان دیگر WASP-17b را با استفاده از ابزار فروسرخ میانی JWST (MIRI) در حال عبور از ستاره خود تماشا کردند. همانطور که سیاره فراخورشیدی از دید JWST در مقابل ستاره خود حرکت می‌کرد، MIRI نور ستاره‌ای را شناسایی کرد که توسط خود سیاره پف کرده مسدود شده بود اما تا حدی توسط اتمسفر جهان جذب شد. چنین اندازه‌گیری‌هایی منجر به به اصطلاح طیف انتقال می‌شود که در آن طول‌موج‌های خاصی توسط مولکول‌های جوی خاص سد می‌شوند.

به نظر می‌رسد که WASP-17b نیز مانند مشتری بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. علاوه بر این، MIRI دی‌اکسیدکربن، بخار آب و در طول موج 8.6 میکرون، امضای جذب کریستال‌های کوارتز خالص را شناسایی کرد. در ترکیب با مشاهدات قبلی با تلسکوپ فضایی هابل، این بلورها شبیه به منشورهای نوک تیز و شش ضلعی مانند کوارتز روی زمین هستند، اما اندازه ناچیز 10 نانومتری دارند.

طیف انتقال WASP-17b، نشان می‌دهد که چگونه کوارتز نور را در طول موج 8.6 میکرون سد می‌کند. (اعتبار تصویر: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford (STScI))

کوارتز شکلی از سیلیکات است که مواد معدنی غنی از سیلیس و اکسیژن است. سیلیکاتها بسیار رایج هستند – تمام اجسام سنگی منظومه شمسی از آنها ساخته شده‌اند و سیلیکاتها قبلاً در جو سیارات فراخورشیدی داغ مشتری کشف شده بودند. با این حال، در آن موارد، بلورهای پیچیده‌تر و غنی از منیزیم از الیوین و پیروکسن بودند.

هانا ویکفورد از بریستول گفت: ما کاملاً انتظار داشتیم که سیلیکاتهای منیزیم را ببینیم. اما آنچه در عوض می‌بینیم احتمالاً بلوک‌های سازنده آن‌ها است، ذرات دانه ریز باید دانه‌های سیلیکات بزرگ‌تری را تشکیل دهند که در سیارات فراخورشیدی سردتر و کوتوله‌های قهوه‌ای شناسایی می‌کنیم.»

WASP-27b نیز به صورت جزر و مدی قفل است، به این معنی که همیشه یک چهره را به ستاره خود نشان می‌دهد. همانطور که بادها به دور سیاره می‌چرخند و نانوذرات کوارتز را به همراه دارند، مه‌های بلندی را تشکیل می‌دهند – اساساً ابرهای پراکنده از کریستال های سنگی – در منطقه پایانی روز و شب. سپس آن مه ها وارد روز شده و در گرما تبخیر می‌شوند.

گرانت توضیح داد که چگونه کریستال‌های سیلیکات در وهله اول در جو سیاره ای جاسازی می‌شوند.

او گفت: «WASP-17b بسیار داغ است… و فشاری که کریستالهای کوارتز در اتمسفر بالا تشکیل می‌شوند، تنها حدود یک هزارم چیزی است که ما در سطح زمین تجربه می‌کنیم.» در این شرایط، بلورهای جامد می‌توانند مستقیماً از گاز تشکیل شوند، بدون اینکه ابتدا از فاز مایع عبور کنند.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope detects quartz crystals in an exoplanet’s atmosphere

By Keith Cooper

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-quartz-crystals-exoplanet