A WASP–17b katalógusjelű forró gázóriás exobolygó felhőiből a jelek szerint kvarckristály-hópihék hullanak. A Föld leggyakoribb és legközönségesebb ásványának, a homok fő alkotóelemének, a kvarcnak bár számos ipari alkalmazása van, mégse gyakran kerül be a hírekbe.

De akkor miért olyan különleges hír, hogy a NASA James Webb-űrtávcsövével (James Webb Space Telescope – JWST) egy távoli bolygón is találtak ebből az anyagból? Azért, mert ezen a bolygón a kvarckristályok szinte a semmiből, a levegőből kicsapódva jelennek meg a szemünk előtt. Ezek a csillogó porszemcsék rendkívül kicsik, átmérőjük egy tízezred része az emberi hajszál vastagságának. Ezeknek az éles, hegyes nanorészecskéknek a fellegeit a WASP–17b több ezer km/órás szelei sodorják a felsőlégkörben. A legmeghökkentőbb mégis az, hogy a JWST érzékeny műszereivel több ezer billió km távolságból is kimutatható ezeknek a szemcséknek a központi csillag fényére gyakorolt elenyésző hatása.

Fantáziarajz a WASP–17b katalógusjelű exobolygóról. A rendkívül forró és felfúvódott gázóriás légkörében kvarckristály nanoszemcséket azonosítottak a csillagászok. Forrás: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).

A tőlünk 1300 fényévre lévő forró jupiter típusú WASP–17b exobolygó légkörét a JWST közép-infravörös hullámhossztartományban működő MIRI nevű műszerével tanulmányozták a csillagászok. A felsőlégkörben szilícium–dioxid (SiO2) nanorészecskék lebegnek. Az már a Hubble-űrtávcső korábbi észleléseiből is kiderült, hogy ennek a bolygónak a légkörében aeroszolok lehetnek, ám hogy ezeknek a részecskéknek az anyaga tiszta kvarcnak bizonyult, azon még a kutatók is megdöbbentek. A Föld, a Hold és a Naprendszer többi kőzetégitestjét nagyrészt szilikátok, vagyis szilíciumban és oxigénben gazdag ásványok alkotják, és hasonló a helyzet a galaxis távolabbi vidékein is. Eddig azonban jobbára magnéziumban gazdag szilikátokat, olivint és piroxént találtak a szakemberek az exobolygók és barna törpék légkörében, nem pedig tiszta szilícium–dioxidot, vagyis kvarcot.

Minthogy a kutatók magnézium–szilikátokra számítottak, a meglepő felfedezés új magyarázatot igényel. A szakemberek azt gondolják, hogy a WASP–17b légkörében a hűvösebb égitesteken megfigyelt kristályok építőköveit, kicsiny „magvait” találták meg.

A WASP–17b a Jupiternél több mint hétszer nagyobb átmérőjével, viszont annak csak felét kitevő tömegével a legfelfúvódottabb ismert gázóriás exobolygó. A planéta ráadásul a gazdacsillaghoz rendkívül közel kering, mindössze 3,7 földi nap alatt kerüli meg azt. Így ez az égitest kifejezetten alkalmas a légkör transzmissziós spektroszkópiai vizsgálatára. Ennek a módszernek a lényege az, hogy a fedési exobolygót a csillag korongja előtti átvonulásának időszakában figyelik meg, amikor a csillagfény egy kicsiny hányada a bolygó légkörén átszűrődve éri el a műszert. Így a légkör kémiai és fizikai jellemzői, ha rendkívül gyengén is, de nyomot hagynak a megfigyelt színképben.

Ásványi kristályokat a Föld légkörében is találunk, ám itt a szelek által a felszínről felkapott részecskékről van szó. A WASP–17b esete azonban egészen más. A légkörben rendkívüli forróság, mintegy 1500 °C uralkodik, így a földinél sokkal alacsonyabb nyomáson, magasan a légkörben jönnek létre ezek a kristályok. Itt egyenesen gáz halmazállapotból, a folyékony fázis kihagyásával csapódnak ki a kristálypelyhek. Bár ezeknek a kristályocskáknak az alakja valószínűleg hatszögletes, hegyes prizmaszerű, hasonlóan a geódákban és ékszerboltokban árult kvarckristályoknál megfigyelhetőekhez, ám méretük mindössze 10 nanométer körüli – a centiméter tízmilliomod része.

A teljes kép megalkotásához a JWST közép-infravörös mérései mellett szükség volt a Hubble-űrtávcső látható és közeli-infravörös hullámhossztartománybeli megfigyeléseire is. A kristályok anyagának megállapításához a JWST-re volt szükség, ám a szemcsék méretét csak a Hubble adataiból tudták megállapítani a szakemberek. Ez is mutatja, hogy a veterán Hubble-űrtávcső ma, a sokkal nagyobb teljesítményű és új James Webb árnyékában sem avult el, éppen ellenkezőleg. A két műszer nagyszerűen kiegészíti egymást – remélhetően még hosszú éveken keresztül.

Forrás: WebbTelescope.org