Kavargó kvarckristályokat fedeztek fel a WASP-17b exobolygó légkörében

Iratkozzon fel a CNN Wonder Theory tudományos hírlevelére. Fedezze fel az univerzumot lenyűgöző felfedezésekről, tudományos eredményekről és egyebekről szóló hírek segítségével.

CNN
—

A James Webb űrteleszkópot használó csillagászok először fedeztek fel apró kvarckristályokat, amelyek szilícium-dioxidot – a Földön gyakori ásványi anyagot – tartalmaznak egy forró, égő exobolygó légkörében.

A kutatók szerint a Földön a tengerparti homokban megjelenő szilícium-dioxid nanorészecskék, amelyeket üveg előállítására használnak, valószínűleg a WASP-17b néven ismert exobolygó felhőiből kavarognak.

Először 2009-ben fedezték fel, a WASP-17b egy gázóriás bolygó, amely 1300 fényévre található a Földtől. Több mint hétszer akkora, mint a Jupiter, így a csillagászok által ismert egyik legnagyobb exobolygó.

Kvarc nanorészecskéket észleltek a kutatók nagy magasságú felhőkben a Webb közép-infravörös műszerrel – derül ki a Webb folyóiratban hétfőn megjelent új kutatásból. Astrophysical Journal Letters.

„Izgatottak voltunk” – mondta David Grant, a tanulmány vezető szerzője és a Bristoli Egyetem kutatója. „A Hubble megfigyelései alapján tudtuk, hogy aeroszoloknak – felhőket vagy ködöt képező kis részecskéknek – kell lenniük a WASP-17 b légkörében, de nem számítottunk arra, hogy kvarcból készülnek.”

A szilíciumban és oxigénben gazdag ásványi anyagok, az úgynevezett szilikátok, bőségesen fordulnak elő a Földön, a Holdon és a Naprendszer más sziklás testeiben. A szilikátok is hihetetlenül gyakoriak a Tejútrendszerben. Eddig azonban az exobolygós légkörben kimutatott szilikátszemcsék magnéziumon alapultak, nem pedig kvarcon, amely tiszta szilícium-dioxidból készül.

Hannah Wakeford, a tanulmány társszerzője, a Bristoli Egyetem asztrofizikai oktatója nyilatkozta: „Teljesen arra számítottunk, hogy magnézium-szilikátot fogunk látni.
„De amit ehelyett látunk, azok valószínűleg ezeknek a részecskéknek az építőkövei, az apró „mag” részecskék, amelyek szükségesek a hideg exobolygókban és barna törpékben észlelt nagyobb szilikátszemcsék kialakításához.”

Ez a felfedezés lehetővé teheti a kutatóknak, hogy megértsék, milyen anyagokat használtak fel olyan bolygókörnyezet kialakításához, amely nagyon különbözik attól, amit a Földön ismerünk.

A Wasp-17b-nek 3,7 földi napra van szüksége ahhoz, hogy egy pályát megkerüljön a csillaga körül. A csillagászok megfigyeléseiket az exobolygóra összpontosították, amint az keresztezett a csillaga előtt, és a csillagfény átszűrődött a légkörén.

10 órás megfigyelés után a csapat kvarc nanorészecskék jelenlétére utaló jelet észlelt.

A kutatás szerint a kvarckristályok valószínűleg hatszögletűek, mint a Földön ismert nagyobb geódák, de mindegyik csak egy milliomod centiméter méretű, olyan kicsi, hogy 10 000 szemcse is elférne egymás mellett egy emberi hajszálon. A részecskék a légkörből származnak.

„A WASP-17 b rendkívül forró – körülbelül 2700 Fahrenheit-fok (1500 Celsius-fok) -, és a nyomás, ahol a kvarckristályok magasan kialakulnak a légkörben, csak körülbelül ezreléke annak, amit a Föld felszínén tapasztalunk” – mondta Grant. „Ilyen körülmények között szilárd kristályok képződhetnek közvetlenül a gázból anélkül, hogy először egy folyékony fázison mennének át.”

A bolygó dagályosan össze van zárva a csillagával, ami azt jelenti, hogy az egyik oldal mindig a csillag felé néz, és szélsőséges hőmérsékleteket tapasztal, míg a bolygó állandó „éjszakai” oldala hűvösebb. Míg a felhők a bolygó körül sodródhatnak, a forró napokon valószínűleg elpárolognak, ami a kvarcrészecskék forgását okozhatja.

„A szél több ezer mérföld per órás sebességgel tudja mozgatni ezeket az apró üvegrészecskéket” – mondta Grant.

Webb érzékeny felfedezései lehetővé teszik a kutatóknak, hogy jobban megértsék a Naprendszerünkön kívüli bolygók légkörét, környezeti viszonyait és időjárását.

A forró gázóriások, más néven forró Jupiterek, mint például a WASP-17b, nagyrészt hidrogénből és héliumból, valamint némi vízgőzből és szén-dioxidból állnak. A szilícium-dioxid felfedezése a bolygó légkörében segíti a tudósokat abban, hogy szélesebb képet kapjanak a WASP-17b összetételéről.

„Ha csak az ezekben a gázokban lévő oxigént vesszük figyelembe, és figyelmen kívül hagyjuk az ásványokban, például a kvarcban rekedt oxigént, drámaian alábecsüljük a teljes mennyiségüket” – mondta Wakeford. „Ezek a gyönyörű szilícium-dioxid kristályok a különböző anyagok készletéről mesélnek nekünk, és arról, hogy ezek hogyan formálják össze a bolygó környezetét.”