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| La atmósfera del planeta gigante gaseoso WASP-17 b, representada en este concepto artístico, está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, junto con pequeñas cantidades de vapor de agua y toques de dióxido de carbono y otras moléculas. Crédito: NASA, ESA, CSA y R. Crawford (STScI) |
Un espectro de transmisión de WASP-17b -un exopaneta de Júpiter caliente situado a unos 1.300 años-luz de distancia- captado por el Instrumento del Infrarrojo Medio (MIRI) del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA revela la primera evidencia de cuarzo (sílice cristalino, SiO2) en las nubes de un exoplaneta.
WASP-17b se encuentra a unos 1.300 años luz de la Tierra, en la constelación de Escorpio.
Descubierto por primera vez en 2009, este planeta orbita alrededor de la estrella de secuencia principal WASP-17, de tipo F.
Con un volumen más de 7 veces superior al de Júpiter y una masa inferior a la mitad de éste, WASP-17b es uno de los exoplanetas más grandes e hinchados conocidos.
Esto, junto con su corto periodo orbital de sólo 3,7 días terrestres, hace que el planeta sea ideal para la espectroscopia de transmisión: una técnica que consiste en medir los efectos de filtrado y dispersión de la atmósfera de un planeta sobre la luz estelar.
"Estábamos encantados. Sabíamos por las observaciones del Hubble que debía haber aerosoles -partículas diminutas que forman nubes o bruma- en la atmósfera de WASP-17b, pero no esperábamos que estuvieran hechos de cuarzo", dijo el Dr. David Grant, astrónomo de la Universidad de Bristol.
Utilizando el instrumento MIRI de Webb, el Dr. Grant y sus colegas observaron el sistema WASP-17 durante casi 10 horas, recogiendo más de 1.275 mediciones de brillo de luz infrarroja media de 5 a 12 micras mientras el planeta cruzaba su estrella.
Al restar el brillo de las longitudes de onda individuales de la luz que llegaba al telescopio cuando el planeta estaba frente a la estrella de las de la estrella por sí sola, pudieron calcular la cantidad de cada longitud de onda bloqueada por la atmósfera del planeta.
El resultado fue una "protuberancia" inesperada a 8,6 micras, una característica que no cabría esperar si las nubes estuvieran formadas por silicatos de magnesio u otros posibles aerosoles de alta temperatura como el óxido de aluminio, pero que tiene mucho sentido si están formadas por cuarzo.
Aunque estos cristales tienen probablemente una forma similar a los prismas hexagonales puntiagudos que se encuentran en las geodas y en las tiendas de gemas de la Tierra, cada uno de ellos sólo mide unos 10 nm de diámetro.
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| Las ondas de luz detectadas en las nubes del exoplaneta gigante de gas caliente WASP-17 b revelaron la presencia de cuarzo (sílice cristalina, SiO2), como se muestra en este gráfico. Es la primera vez que se detecta SiO2 en un exoplaneta. Créditos: NASA, ESA, CSA y R. Crawford (STScI). Científicos: Nikole Lewis (Universidad de Cornell), David Grant (Universidad de Bristol), Hannah Wakeford (Universidad de Bristol) del Space Telescope Science Institute. |
"Los datos del Hubble desempeñaron un papel clave para determinar el tamaño de estas partículas", explica Nikole Lewis, astrónoma de la Universidad de Cornell.
"Sabemos que hay sílice sólo por los datos de Webb/MIRI, pero necesitábamos las observaciones visibles y en el infrarrojo cercano del Hubble para el contexto, para averiguar 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 desde una superficie rocosa. Por el contrario, se originan en la propia atmósfera.
"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, los cristales sólidos pueden formarse directamente a partir del gas, sin pasar antes por una fase líquida".
Comprender de qué están hechas las nubes es crucial para entender el planeta en su conjunto.
"Los Júpiter calientes como WASP-17b están hechos 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 sólo tenemos en cuenta el oxígeno que hay en estos gases, y olvidamos incluir todo el oxígeno encerrado en minerales como el cuarzo, subestimaremos significativamente la abundancia total".
"Estos hermosos cristales de sílice nos hablan del inventario de diferentes materiales y de cómo todos ellos se unen para dar forma al medio ambiente de este planeta".
Es difícil determinar con exactitud la cantidad de cuarzo existente y el grado de penetración de las nubes.
"Es probable que las nubes estén presentes a lo largo de la transición día/noche (el terminador), que es la región que sondean nuestras observaciones", explicó el Dr. Grant.
"Dado que el planeta está bloqueado marealmente con un lado diurno muy caliente y un lado nocturno más frío, es probable que las nubes circulen alrededor del planeta, pero se vaporicen cuando alcanzan el lado diurno más caliente".
"Los vientos podrían estar desplazando estas diminutas partículas vidriosas a miles de kilómetros por hora".
Fuentes, créditos y referencias:
ESA - David Grant et al, JWST-TST DREAMS: Quartz Clouds in the Atmosphere of WASP-17b, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acfc3b
Créditos a SciNews