Odkryto kryształy kwarcu wirujące w atmosferze egzoplanety WASP-17b

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba po raz pierwszy odkryli maleńkie kryształy kwarcu zawierające krzemionkę – minerał pospolity na Ziemi – wewnątrz atmosfery gorącej, płonącej egzoplanety.

Według naukowców nanocząsteczki krzemionki, które pojawiają się na Ziemi w piasku plażowym i są wykorzystywane do produkcji szkła, prawdopodobnie wirują z chmur egzoplanety znanej jako WASP-17b.

Odkryta po raz pierwszy w 2009 roku WASP-17b to gazowy olbrzym znajdujący się 1300 lat świetlnych od Ziemi. Jest ponad siedmiokrotnie większa od Jowisza, co czyni ją jedną z największych egzoplanet znanych astronomom.

Według nowych badań opublikowanych w poniedziałek w czasopiśmie Webb naukowcy wykryli nanocząsteczki kwarcu w chmurach na dużych wysokościach za pomocą instrumentu działającego w średniej podczerwieni Webb. Listy do dzienników astrofizycznych.

„Byliśmy zachwyceni” – powiedział w oświadczeniu David Grant, główny autor badania i badacz z Uniwersytetu w Bristolu. „Z obserwacji Hubble’a wiedzieliśmy, że w atmosferze WASP-17 b muszą znajdować się aerozole – małe cząstki tworzące chmury lub mgłę, ale nie spodziewaliśmy się, że będą zbudowane z kwarcu”.

Minerały bogate w krzem i tlen, zwane krzemianami, występują w dużych ilościach na Ziemi, Księżycu i innych ciałach skalistych Układu Słonecznego. Krzemiany są również niezwykle powszechne w Drodze Mlecznej. Jednak do tej pory ziarna krzemianów wykrywane w atmosferach egzoplanetarnych opierały się na magnezie, a nie na kwarcu, który składa się z czystej krzemionki.

„W pełni spodziewaliśmy się zobaczyć krzemian magnezu” – stwierdziła w oświadczeniu współautorka badania Hannah Wakeford, starszy wykładowca astrofizyki na Uniwersytecie w Bristolu.
„Ale zamiast tego widzimy prawdopodobnie elementy składowe tych cząstek, maleńkie cząstki „zalążkowe” potrzebne do uformowania większych ziaren krzemianów, które wykrywamy na zimnych egzoplanetach i brązowych karłach”.

Odkrycie to może umożliwić naukowcom zrozumienie materiałów używanych do tworzenia środowisk planetarnych, które bardzo różnią się od tego, co znamy na Ziemi.

Wasp-17b potrzebuje 3,7 ziemskich dni na pełne okrążenie swojej gwiazdy. Astronomowie skupili swoje obserwacje na egzoplanecie, która przechodziła przed swoją gwiazdą, a światło gwiazd przenikało przez jej atmosferę.

Po 10 godzinach obserwacji zespół wykrył znak wskazujący na obecność nanocząstek kwarcu.

Kryształy kwarcu są prawdopodobnie sześciokątne, podobnie jak większe geody, jakie znamy na Ziemi, ale każdy z nich ma zaledwie milionową część centymetra, więc według badań 10 000 ziaren mogłoby zmieścić się obok siebie na ludzkim włosie. Cząsteczki powstają w atmosferze.

„WASP-17 b jest niezwykle gorący – około 1500 stopni Celsjusza – a ciśnienie, w którym kryształy kwarcu tworzą się wysoko w atmosferze, wynosi zaledwie jedną tysięczną tego, czego doświadczamy na powierzchni Ziemi” – powiedział Grant. „W takich warunkach stałe kryształy mogą tworzyć się bezpośrednio z gazu, bez przechodzenia najpierw przez fazę ciekłą”.

Planeta jest zsynchronizowana pływowo ze swoją gwiazdą, co oznacza, że ​​jedna strona planety jest zawsze zwrócona w stronę gwiazdy i doświadcza ekstremalnych temperatur, podczas gdy stała „nocna” strona planety jest chłodniejsza. Chociaż chmury mogłyby dryfować po planecie, prawdopodobnie wyparowałyby w upalny dzień, co mogłoby spowodować wirowanie cząstek kwarcu.

„Wiatr może przenosić te maleńkie cząsteczki szkła z prędkością tysięcy mil na godzinę” – powiedział Grant.

Wrażliwe odkrycia Webba pozwalają naukowcom lepiej zrozumieć atmosfery, warunki środowiskowe i pogodę na planetach poza naszym Układem Słonecznym.

Gorące gazowe olbrzymy, zwane także gorącymi Jowiszami, takie jak WASP-17b, składają się głównie z wodoru i helu, a także pewnej ilości pary wodnej i dwutlenku węgla. Odkrycie krzemionki w atmosferze planety pomaga naukowcom uzyskać szersze pojęcie o składzie WASP-17b.

„Jeśli weźmiemy pod uwagę jedynie tlen zawarty w tych gazach i pominiemy cały tlen uwięziony w minerałach takich jak kwarc, dramatycznie nie docenimy ich całkowitej liczebności” – powiedział Wakeford. „Te piękne kryształy krzemionki mówią nam o zasobach różnych materiałów i o tym, jak łączą się one, aby kształtować środowisko tej planety”.