Er zijn kwartskristallen ontdekt die rondwervelen in de atmosfeer van exoplaneet WASP-17b

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Astronomen die de James Webb-ruimtetelescoop gebruiken, hebben voor het eerst kleine kwartskristallen ontdekt die silica bevatten – een veel voorkomend mineraal op aarde – in de atmosfeer van een hete, brandende exoplaneet.

Silica-nanodeeltjes, die op aarde in strandzand voorkomen en worden gebruikt om glas te produceren, wervelen volgens de onderzoekers waarschijnlijk uit de wolken van de exoplaneet, bekend als WASP-17b.

WASP-17b, voor het eerst ontdekt in 2009, is een gasreuzenplaneet die zich op 1300 lichtjaar van de aarde bevindt. Het is meer dan zeven keer zo groot als Jupiter, waardoor het een van de grootste exoplaneten is die astronomen kennen.

Onderzoekers hebben kwarts-nanodeeltjes gedetecteerd in wolken op grote hoogte met behulp van het Webb mid-infraroodinstrument, blijkt uit nieuw onderzoek dat maandag in het tijdschrift Webb is gepubliceerd. Astrofysische dagboekbrieven.

“We waren heel blij”, zei David Grant, hoofdauteur van het onderzoek en onderzoeker aan de Universiteit van Bristol, in een verklaring. “We wisten uit Hubble-waarnemingen dat er aërosolen moesten zijn – kleine deeltjes die wolken of mist vormen – in de atmosfeer van WASP-17 b, maar we hadden niet verwacht dat ze uit kwarts zouden bestaan.”

Mineralen die rijk zijn aan silicium en zuurstof, silicaten genoemd, zijn overvloedig aanwezig op aarde, de maan en andere rotsachtige lichamen in het zonnestelsel. Silicaten komen ook ongelooflijk vaak voor in de Melkweg. Maar tot nu toe waren silicaatkorrels die in exoplanetaire atmosferen werden gedetecteerd, gebaseerd op magnesium, en niet op kwarts, dat is gemaakt van puur silica.

“We hadden volledig verwacht magnesiumsilicaat te zien”, zei co-auteur Hannah Wakeford, hoofddocent astrofysica aan de Universiteit van Bristol, in een verklaring.
“Maar wat we in plaats daarvan zien zijn waarschijnlijk de bouwstenen van die deeltjes, de kleine ‘zaad’-deeltjes die nodig zijn om de grotere silicaatkorrels te vormen die we detecteren in koude exoplaneten en bruine dwergen.”

Deze ontdekking zou onderzoekers in staat kunnen stellen de materialen te begrijpen die worden gebruikt om planetaire omgevingen te vormen die heel anders zijn dan wat we op aarde kennen.

Wasp-17b heeft 3,7 aardse dagen nodig om één baan rond zijn ster te voltooien. Astronomen concentreerden hun waarnemingen op de exoplaneet terwijl deze voor zijn ster langs trok en het sterlicht door de atmosfeer filterde.

Na 10 uur observatie ontdekte het team een ​​teken dat de aanwezigheid van kwartsnanodeeltjes aangaf.

De kwartskristallen zijn waarschijnlijk zeshoekig, net als de grotere geodes die we op aarde kennen, maar elk is slechts een miljoenste van een centimeter groot, zo klein dat volgens het onderzoek 10.000 korrels naast elkaar door een mensenhaar zouden kunnen passen. Deeltjes ontstaan ​​in de atmosfeer.

“WASP-17 b is extreem heet – ongeveer 2.700 graden Fahrenheit (1.500 graden Celsius) – en de druk waarbij kwartskristallen zich hoog in de atmosfeer vormen, is slechts ongeveer een duizendste van wat we op het aardoppervlak ervaren, ” zei Grant. “Onder deze omstandigheden kunnen zich rechtstreeks uit het gas vaste kristallen vormen, zonder eerst door een vloeibare fase te gaan.”

De planeet is getijdenvast verbonden met zijn ster, wat betekent dat de ene kant altijd naar de ster is gericht en extreme temperaturen ervaart, terwijl de permanente ‘nachtkant’ van de planeet koeler is. Hoewel de wolken rond de planeet zouden kunnen drijven, zouden ze waarschijnlijk aan de warme dagzijde verdampen, waardoor de kwartsdeeltjes zouden kunnen gaan draaien.

“De wind kan deze kleine glasdeeltjes met duizenden kilometers per uur verplaatsen,” zei Grant.

De gevoelige ontdekkingen van Webb stellen onderzoekers in staat een beter inzicht te krijgen in de atmosfeer, de omgevingsomstandigheden en het weer op planeten buiten ons zonnestelsel.

Hete gasreuzen, ook wel hete Jupiters genoemd, zoals WASP-17b, bestaan ​​grotendeels uit waterstof en helium, samen met wat waterdamp en koolstofdioxide. De ontdekking van silica in de atmosfeer van de planeet helpt wetenschappers een breder beeld te krijgen van de samenstelling van WASP-17b.

“Als we alleen maar kijken naar de zuurstof in deze gassen, en nalaten om alle zuurstof op te nemen die gevangen zit in mineralen zoals kwarts, zullen we hun totale overvloed dramatisch onderschatten,” zei Wakeford. “Deze prachtige silicakristallen vertellen ons over de inventaris van verschillende materialen en hoe ze allemaal samenkomen om de omgeving van deze planeet vorm te geven.”