In der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-17b wurden wirbelnde Quarzkristalle entdeckt

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Astronomen haben mit dem James-Webb-Weltraumteleskop erstmals winzige Quarzkristalle entdeckt, die Siliziumdioxid – ein auf der Erde häufig vorkommendes Mineral – in der Atmosphäre eines heißen, brennenden Exoplaneten enthalten.

Den Forschern zufolge wirbeln Silizium-Nanopartikel, die auf der Erde im Strandsand vorkommen und zur Herstellung von Glas verwendet werden, wahrscheinlich aus den Wolken des Exoplaneten WASP-17b.

WASP-17b wurde 2009 erstmals entdeckt und ist ein Gasriesenplanet, der 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Er ist mehr als siebenmal so groß wie Jupiter und damit einer der größten Exoplaneten, die Astronomen kennen.

Laut einer neuen Studie, die am Montag in der Fachzeitschrift Webb veröffentlicht wurde, haben Forscher mit dem Mittelinfrarot-Instrument Webb Quarznanopartikel in Wolken in großer Höhe entdeckt. Astrophysikalische Tagebuchbriefe.

„Wir waren begeistert“, sagte David Grant, Hauptautor der Studie und Forscher an der Universität Bristol, in einer Erklärung. „Aus Hubble-Beobachtungen wussten wir, dass es in der Atmosphäre von WASP-17 b Aerosole – kleine Partikel, die Wolken oder Nebel bilden – geben müssen, aber wir hatten nicht erwartet, dass sie aus Quarz bestehen würden.“

Silizium- und sauerstoffreiche Mineralien, sogenannte Silikate, kommen auf der Erde, dem Mond und anderen Gesteinskörpern im Sonnensystem reichlich vor. Silikate kommen auch in der Milchstraße unglaublich häufig vor. Doch bisher basierten die in exoplanetaren Atmosphären nachgewiesenen Silikatkörner auf Magnesium und nicht auf Quarz, der aus reinem Siliziumdioxid besteht.

„Wir hatten voll und ganz damit gerechnet, Magnesiumsilikat zu sehen“, sagte die Mitautorin der Studie, Hannah Wakeford, Dozentin für Astrophysik an der Universität Bristol, in einer Erklärung.
„Aber was wir stattdessen sehen, sind wahrscheinlich die Bausteine ​​dieser Partikel, die winzigen ‚Keimpartikel‘, die zur Bildung der größeren Silikatkörner benötigt werden, die wir in kalten Exoplaneten und Braunen Zwergen entdecken.“

Diese Entdeckung könnte es Forschern ermöglichen, die Materialien zu verstehen, die zur Bildung planetarer Umgebungen verwendet werden, die sich stark von dem unterscheiden, was wir auf der Erde kennen.

Wasp-17b braucht 3,7 Erdentage, um einen Umlauf um seinen Stern zu vollenden. Astronomen konzentrierten ihre Beobachtungen auf den Exoplaneten, als er vor seinem Stern vorbeizog und Sternenlicht durch seine Atmosphäre sickerte.

Nach 10 Stunden Beobachtung entdeckte das Team ein Zeichen, das auf das Vorhandensein von Quarznanopartikeln hinwies.

Die Quarzkristalle sind wahrscheinlich sechseckig, wie die größeren Geoden, die wir auf der Erde kennen, aber jeder einzelne ist nur ein Millionstel Zentimeter groß, so klein, dass 10.000 Körner nebeneinander in ein menschliches Haar passen könnten, heißt es in der Studie. Partikel stammen aus der Atmosphäre.

„WASP-17 b ist extrem heiß – etwa 2.700 Grad Fahrenheit (1.500 Grad Celsius) – und der Druck, bei dem sich Quarzkristalle hoch in der Atmosphäre bilden, beträgt nur etwa ein Tausendstel dessen, was wir auf der Erdoberfläche erleben“, sagte Grant. „Unter diesen Bedingungen können sich feste Kristalle direkt aus dem Gas bilden, ohne zuvor eine flüssige Phase zu durchlaufen.“

Der Planet ist durch Gezeiten an seinen Stern gebunden, was bedeutet, dass eine Seite immer dem Stern zugewandt ist und extreme Temperaturen aufweist, während die permanente „Nacht“-Seite des Planeten kühler ist. Während die Wolken um den Planeten treiben könnten, würden sie wahrscheinlich auf der heißen Tagseite verdampfen, was dazu führen könnte, dass sich die Quarzpartikel drehen.

„Der Wind kann diese winzigen Glaspartikel mit Tausenden von Meilen pro Stunde bewegen“, sagte Grant.

Webbs sensible Entdeckungen ermöglichen es Forschern, ein besseres Verständnis der Atmosphären, Umweltbedingungen und des Wetters auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu erlangen.

Heiße Gasriesen, auch heiße Jupiter genannt, wie WASP-17b bestehen größtenteils aus Wasserstoff und Helium sowie etwas Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Entdeckung von Siliziumdioxid in der Atmosphäre des Planeten hilft Wissenschaftlern, eine umfassendere Vorstellung von der Zusammensetzung von WASP-17b zu bekommen.

„Wenn wir nur den Sauerstoff in diesen Gasen berücksichtigen und den gesamten in Mineralien wie Quarz eingeschlossenen Sauerstoff außer Acht lassen, werden wir ihre Gesamthäufigkeit dramatisch unterschätzen“, sagte Wakeford. „Diese wunderschönen Quarzkristalle verraten uns, wie viele verschiedene Materialien vorhanden sind und wie sie alle zusammenwirken, um die Umwelt dieses Planeten zu formen.“