Webb detecta nubes de cuarzo en la atmósfera de WASP-17b

Un espectro de transmisión de avispa-17b – un exopanet caliente de Júpiter a unos 1.300 años luz de distancia – capturado por el Instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA revela la primera evidencia de cuarzo (sílice cristalina, SiO₂) en las nubes de un exoplaneta.

WASP-17b se encuentra aproximadamente a 1.300 años luz de la Tierra, en la constelación de Escorpio.

Descubierto por primera vez en 2009, este planeta orbita la estrella de secuencia principal de tipo F. avispa-17.

Con un volumen más de 7 veces el de Júpiter y una masa inferior a la mitad de la de Júpiter, WASP-17b es uno de los exoplanetas más grandes e hinchados que se conocen.

Esto, combinado con su corto período orbital de sólo 3,7 días terrestres, hace que el planeta sea ideal para espectroscopia de transmisión: técnica que consiste en medir los efectos de filtrado y dispersión de la atmósfera de un planeta sobre la luz de las estrellas.

“¡Estábamos encantados! Sabíamos por las observaciones del Hubble que debía haber aerosoles (partículas diminutas que forman nubes o neblina) en la atmósfera de WASP-17b, pero no esperábamos que estuvieran hechos de cuarzo”, dijo el Dr. David Grant, astrónomo de la Universidad. . de Brístol.

Utilizando el instrumento MIRI de Webb, el Dr. Grant y sus colegas observaron el sistema WASP-17 durante casi 10 horas, recopilando más de 1.275 mediciones de brillo de luz infrarroja media de 5 a 12 micrones mientras el planeta cruzaba su estrella.

Restando el brillo de las longitudes de onda de luz individuales que alcanzaron el telescopio cuando el planeta estaba frente a la estrella del brillo de la estrella misma, pudieron calcular qué parte de cada longitud de onda estaba bloqueada por la atmósfera del planeta.

Lo que apareció fue un «protuberancia» inesperada a 8,6 micrones, una característica que no se esperaría si las nubes estuvieran hechas de silicatos de magnesio u otros aerosoles de alta temperatura como el óxido de aluminio, pero que tiene mucho sentido si están hechas de cuarzo.

Aunque es probable que estos cristales tengan una forma similar a los afilados prismas hexagonales que se encuentran en las geodas y almacenes de gemas de la Tierra, cada uno tiene sólo unos 10 nm de diámetro.

Este espectro de transmisión de WASP-17b fue capturado por el Instrumento de infrarrojo medio Webb (MIRI) del 12 al 13 de marzo de 2023. Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/R. Crawford, STScI/D. Grant, Universidad de Bristol/HR Wakeford, Universidad de Bristol/N. Lewis, Universidad de Cornell.

«Los datos del Hubble en realidad desempeñaron un papel clave a la hora de limitar el tamaño de estas partículas», dijo el Dr. Nikole Lewis, astrónomo de la Universidad de Cornell.

«Sabemos que hay sílice sólo a partir de los datos de Webb/MIRI, pero necesitábamos las observaciones visibles e infrarrojas cercanas del Hubble como contexto, para determinar el tamaño de los cristales».

A diferencia de las partículas minerales que se encuentran en las nubes de la Tierra, los cristales de cuarzo detectados en las nubes de WASP-17b no son arrastrados por la superficie de la roca. Más bien, provienen de la atmósfera misma.

«WASP-17b es extremadamente caliente (alrededor de 1.500 grados Celsius (2.700 grados Fahrenheit)) y la presión a la que se forman los cristales de cuarzo en la atmósfera es sólo una milésima parte de la que experimentamos en la superficie de la Tierra», dijo el Dr. Grant. .

“En estas condiciones, se pueden formar cristales sólidos directamente a partir del gas, sin pasar primero por una fase líquida. »

Comprender de qué están hechas las nubes es crucial para comprender el planeta en su conjunto.

«Los Júpiter calientes como WASP-17b están formados principalmente de hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de otros gases como vapor de agua y dióxido de carbono», dijo la Dra. Hannah Wakeford, astrónoma de la Universidad de Bristol.

«Si consideramos sólo el oxígeno presente en estos gases y no incluimos todo el oxígeno encerrado en minerales como el cuarzo, subestimaremos significativamente su abundancia total».

«Estos hermosos cristales de sílice nos hablan sobre el inventario de diferentes materiales y cómo se combinan para dar forma al medio ambiente de este planeta».

La cantidad exacta de cuarzo y la omnipresencia de las nubes son difíciles de determinar.

«Es probable que haya nubes a lo largo de la transición día/noche (el terminador), que es la región que nuestras observaciones están investigando», dijo el Dr. Grant.

«Étant donné que la planète est bloquée par les marées, avec un côté jour très chaud et un côté nuit plus frais, il est probable que les nuages ​​circulent autour de la planète, mais se vaporisent lorsqu’ils atteignent le côté jour le mas calor.»

«Los vientos podrían mover estas diminutas partículas vítreas a miles de kilómetros por hora».

EL estudiar fue publicado en el Cartas de revistas astrofísicas.

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David Grant y otros. 2023. JWST-TST DREAMS: Nubes de cuarzo en la atmósfera de WASP-17b. ApJL 956, L29; doi: 10.3847/2041-8213/acfc3b