Fantastisk ”solhundar” kan glittra i främmande himmel, föreslår James Webb Space Telescope
Vackra ljusskärmar på himlen, till exempel glödande glorier runt månen eller ljusa fläckar bredvid solen, är inte bara jordiska underverk. Enligt ny forskning kan liknande bländande effekter också uppstå på planeter ljusår bort.
I en studie som publicerades 21 juli i Astrophysical Journal Letters föreslår Cornell University-forskarna att WASP-17B, en gasjätte ungefär 1 300 ljusår från jorden, kan vara värd för skimrande optiska effekter i sin atmosfär. Upptäckt 2009, WASP-17B är vad forskare kallar en ”het Jupiter”, en typ av gasjätt som kretsar mycket nära sin stjärna. Som ett resultat upplever världen intensiv värme- och orkankraftvindar som kan nå upp till 10 000 miles per timme (16 000 kilometer per timme).
Dessa hårda vindar, föreslår forskarna, kan vara tillräckligt kraftfulla för att anpassa små kvartskristaller upphängda i planetens övre atmosfär-liknande hur iskristaller anpassar sig i jordens atmosfär för att skapa ”solhundar”, som är halo och regnbågsfärgade ljuspelare, genom att böjas och spridande solljus.
”Om vi kunde ta en bild av WASP-17B vid optiska våglängder och lösa planetens skiva, skulle vi se dessa typer av Sun Dog-funktioner,” sade Nikole Lewis, docent i astronomi vid Cornell University i New York och medförfattare till New Paper, i ett uttalande.
Kristallerna som är ansvariga för dessa skärmar består av kvarts, samma mineral som vanligtvis finns i sand och ädelstenar. De är små – cirka 10 000 kan passa över bredden på ett mänskligt hår. Under kraften med höghastighetsvindar kan dessa partiklar bli mekaniskt inriktade, som små båtar som driver i formation nerför en flod, sade Elijah Mullens, en doktorand i astronomi- och rymdvetenskapsavdelningen vid universitetet som ledde den nya studien i uttalandet.
Begreppet mekanisk anpassning, där partiklar orienterar sig som svar på aerodynamiska krafter, föreslogs först 1952 av Cornell astronom Tommy Gold för att förklara hur interstellära dammpartiklar kan anpassa sig till gasflöden. Medan nyare teorier har ersatt den modellen för kosmiskt damm, hävdar studieförfattare Mullens och Lewis att det fortfarande kan gälla under de extrema förhållandena för exoplanetära atmosfärer.
Släkt: ”Ett helt nytt fenomen”: astronomer upptäcker en planet som får sin stjärna att ständigt explodera
Där JWST: s öga kommer in
Även om teleskop inte direkt kan avbilda dessa fenomen på WASP-17B på grund av dess stora avstånd, kan forskare dra slutsatsen genom att studera planetens atmosfär med James Webb Space Telescope (JWST), som observerar universum i infraröd ljus. År 2023 var Lewis och Mullens en del av ett team som använde JWST för att identifiera tecken på kvartsnanokristaller i WASP-17B: s hög höjdmoln.
”Vi förväntade oss inte att se kvartskristaller i en het Jupiter -atmosfär,” sa Lewis i uttalandet.
För att undersöka ytterligare byggde forskarna detaljerade modeller som simulerade hur olika kristaller, inklusive kvarts, enstatit och forsterite, skulle återspegla eller överföra ljus beroende på hur de är orienterade. Deras resultat visade att även små förändringar i partikelorientering kunde ge märkbara skillnader i de ljussignaler som JWST kunde upptäcka.
”När vi började titta på planetariska atmosfärer, särskilt dessa heta jupiter, hände det mig att med 10 000 mil per timme vindar som zippade runt i dessa mycket täta atmosfärer, skulle kornen säkert anpassa,” sa Lewis i uttalandet.
Även om kristallerna inte anpassar sig perfekt till vinden, kan de fortfarande orientera sig vertikalt eller påverkas av elektriska fält, vilket skapar distinkta visuella effekter när de interagerar med Starlight, säger forskare.
Mullens kommer att fortsätta utforska partikelinriktningen i WASP-17B: s atmosfär genom ett nyligen godkänt JWST-observationsprogram som han leder under det kommande året, enligt uttalandet.
”Annat än att vara vackra, kan dessa effekter lära oss om hur kristaller interagerar i atmosfären-de är verkligen informationsrika,” sade han i uttalandet.
