Das James Webb Space Telescope (JWST) hat herausgefunden, dass Winde mit einer Geschwindigkeit von tausend Meilen pro Stunde einen Hagel winziger Quarzkristalle durch die mit Silikat angereicherte, sengend heiße Atmosphäre eines fernen Gasriesenplaneten namens WASP-17b blasen.
„Wir wussten es vom Hubble [Space Telescope] „Beobachtungen, dass es Aerosole – winzige Partikel, die Wolken oder Dunst bilden – in der Atmosphäre von WASP-17b geben müssen, aber wir haben nicht erwartet, dass sie aus Quarz bestehen“, sagt Daniel Grant von der University of Bristol im Vereinigten Königreich und Leiter einer neuen Studie Studie über die Entdeckung, sagte in a Stellungnahme.
WASP-17b ist eine unglaubliche Welt. Er kreist alle 3,7 Tage in einer Entfernung von nur 7,8 Millionen Kilometern (4,9 Millionen Meilen) um seinen Stern, der 1.300 Lichtjahre entfernt ist Erde, WASP-17b ist seinem Sternwirt so nahe, dass seine Tagestemperatur auf unglaubliche 1.500 Grad Celsius (ungefähr 2.700 Grad Fahrenheit) ansteigt. Da die Atmosphäre auf diesem Exoplaneten so heiß ist, hat sich die Erde tatsächlich auf einen Durchmesser von etwa 285.000 Kilometern (176.892 Meilen) ausgedehnt, was knapp dem Doppelten entspricht Durchmesser von Jupiter. Und das, obwohl WASP-17b nur etwa die Hälfte davon hat JupiterGesamtmasse. WASP-17b ist einer der „aufgedunsensten“ Planeten, die wir kennen – und seine aufgeblähte Atmosphäre macht ihn zu einem großartigen Ziel für das James Webb-Weltraumteleskop.
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Grant und andere Astronomen beobachteten, wie WASP-17b seinen Stern mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) des JWST durchquerte. Als sich der Exoplanet aus Sicht des JWST vor seinem Stern bewegte, entdeckte MIRI Sternenlicht, das vom aufgeblähten Planeten selbst blockiert, aber teilweise von der Weltatmosphäre absorbiert wurde. Bei solchen Messungen entsteht ein sogenanntes Transmissionsspektrum, bei dem bestimmte Wellenlängen durch bestimmte atmosphärische Moleküle ausgeblendet werden.
Wie Jupiter schien WASP-17b hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium zu bestehen. Darüber hinaus detektierte MIRI Kohlendioxid, Wasserdampf und bei einer Wellenlänge von 8,6 Mikrometern die Absorptionssignatur reiner Quarzkristalle. Kombiniert mit früheren Beobachtungen mit dem Hubble-WeltraumteleskopMan geht davon aus, dass diese Kristalle die Form der gleichen spitzen, sechseckigen Prismen haben wie Quarz auf der Erde, aber nur magere 10 Nanometer groß sind.
Quarz ist eine Form von Silikat, einem Mineral, das reich an Kieselsäure und Sauerstoff ist. Silikate kommen außergewöhnlich häufig vor – alle Gesteinskörper im Sonnensystem bestehen aus ihnen, und Silikate wurden bereits in der Atmosphäre heißer Jupiter-Exoplaneten nachgewiesen. Allerdings handelte es sich in diesen Fällen um komplexere, Magnesium-reiche Kristalle aus Olivin und Pyroxen.
„Wir haben voll und ganz damit gerechnet, Magnesiumsilikate zu sehen“, sagte Hannah Wakeford aus Bristol. „Aber was wir stattdessen sehen, sind wahrscheinlich die Bausteine davon, die winzigen Keimpartikel, die benötigt werden, um die größeren Silikatkörner zu bilden, die wir in kühleren Exoplaneten und Braunen Zwergen entdecken.“
WASP-27b ist außerdem gezeitengebunden, was bedeutet, dass es seinem Stern immer das gleiche Gesicht zeigt. Wenn Winde um den Planeten peitschen und die Quarznanopartikel mit sich führen, bilden sie in der Tag-Nacht-Endzone hochgelegene Dunstwolken – im Wesentlichen diffuse Wolken aus Bergkristallen. Diese Dunstwolken gelangen dann auf die Tagseite und verdampfen in der Hitze.
Grant erklärte, wie es überhaupt dazu kam, dass Silikatkristalle in eine Planetenatmosphäre eingebettet wurden.
„WASP-17b ist extrem heiß … und der Druck, bei dem sich die Quarzkristalle hoch in der Atmosphäre bilden, beträgt nur etwa ein Tausendstel dessen, was wir auf der Erdoberfläche erleben“, sagte er. „Unter diesen Bedingungen können sich feste Kristalle direkt aus Gas bilden, ohne vorher eine flüssige Phase zu durchlaufen.“
Die Ergebnisse wurden im Oktober veröffentlicht Astrophysikalische Tagebuchbriefe.