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Pesquisadores usando o telescópio espacial James Webb detectaram evidências de nanocristais de quartzo nas nuvens de alta altitude de WASP-17 b, exoplaneta do tipo Júpiter quente a 1,3 mil anos-luz da Terra.
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Essa detecção foi possível com o Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Webb. É a primeira vez que partículas de sílica (SiO₂) foram encontradas em atmosfera exoplanetária.
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Os cristais de quartzo têm apenas cerca de dez nanômetros de diâmetro, tão pequenos que dez mil deles poderiam caber lado a lado em um fio de cabelo humano. Sua composição de sílica pura e seu tamanho foram relatados em artigo publicado no Astrophysical Journal Letters em 16 de outubro.
Como os nanocristais foram achados?
- Os dados do Hubble desempenharam um papel importante na determinação do tamanho dessas partículas, fornecendo um contexto para descobrir o tamanho dos cristais;
- O Webb observou o sistema WASP-17 por quase dez horas, coletando mais de 1.275 medidas de brilho da luz de infravermelho médio de cinco a 12 mícrons conforme o planeta cruzava sua estrela;
- A equipe de pesquisa conseguiu calcular a quantidade de bloqueio de cada comprimento de onda da luz pela atmosfera do planeta, a partir da subtração do brilho das diferentes frequências de luz que o telescópio detectou quando o planeta estava na frente da estrela, em comparação com a estrela sozinha;
- Essa análise revelou inesperado “pico” na marca de 8,6 mícrons, que foi melhor explicado pelos cientistas como sendo causado por nuvens de quartzo, em vez de silicatos de magnésio ou outros possíveis aerossóis de alta temperatura, como óxido de alumínio.
Sabemos que há silicato a partir dos dados do MIRI, do Webb, sozinhos, mas precisamos das observações na luz visível e no infravermelho próximo, do Hubble, para ter contexto e saber o quão grande são os cristais.
Nikole Lewis, coautora do estudo
A capacidade única do Webb de medir os efeitos extremamente sutis desses cristais na luz das estrelas, e de distância superior a 11,2 trilhões de quilômetros, está fornecendo informações cruciais sobre a composição de atmosferas de exoplanetas e novas perspectivas sobre seu clima. Os resultados deste estudo são significativos para a compreensão de como as nuvens de exoplanetas se formam e evoluem.
A quantidade de quartzo exata e a abrangência das nuvens são difíceis de determinar, mas a equipe quer fazer exatamente isso combinando as observações do WASP-17 b com outras do sistema pelo James Webb.
Nikole Lewis, coautora do estudo
Silicatos diferentes
Em vez de silicatos ricos em magnésio, como olivina e piroxeno, encontrados em outros exoplanetas, os pesquisadores encontraram os blocos de construção dos grãos de silicato maiores, geralmente encontrados em anãs marrons e exoplanetas mais frios.
O WASP-17 b é um dos maiores e mais “fofos” exoplanetas conhecidos, com volume mais de sete vezes maior do que Júpiter e massa menor que a metade de Júpiter.
Esse tamanho, combinado com seu curto período orbital de 3,7 dias terrestres, o torna ideal para espectroscopia de transmissão, técnica que envolve medir os efeitos de filtragem e dispersão da atmosfera de um planeta na luz das estrelas para detectar características de sua composição.
A WASP-17 b é extremamente quente e a pressão onde os cristais de quartzo se formam no alto da atmosfera é de apenas um milionésimo do que experimentamos na superfície da Terra.
David Grant, principal autor do estudo
Ao contrário das partículas minerais encontradas nas nuvens na Terra, os cristais de quartzo detectados nas nuvens de WASP-17 b não são levados de uma superfície rochosa. Eles originam-se na própria atmosfera do planeta.
O WASP-17 b está sendo alvo das investigações DREAMS (Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres using Multi-instrument Spectroscopy) do Time de Cientistas do Webb, que têm como objetivo reunir 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 de MIRI do WASP-17 b foram feitas como parte do programa 1353 do Webb.
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