Webb heeft kleine kwartskristallen ontdekt in de atmosfeer van een hete Jupiter

Impressie van WASP-17 b. Credit: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Webb ruimtetelescoop kwarts nanokristallen ontdekt in de atmosfeer van WASP-17 b, een gloeiendhete grote gasreus 1300 lichtjaar van ons vandaan. Het is een zogeheten hete Jupiter, een exoplaneet die in dit geval zeven keer zo groot als Jupiter is, maar die slechts half zo zwaar is. Hij is dan ook erg opgeblazen, ‘puffiest’ zoals dat in het Engels heet. Dat hij zo heet is komt omdat hij zeer dichtbij z’n moederster WASP-17 staat, waar hij in slechts 3,7 dagen omheen draait. Zo’n grote planeet zo dichtbij zijn ster leent zich uitstekend voor de techniek der transmissiespectroscopie, waarbij men spectra maakt van het licht van de ster en planeet samen en dan het licht van de ster eruit filtert, zodat alleen het spectrum van de atmosfeer van de planeet overblijft. Met Webb’s MIRI instrument kon men gedurende tien uur de ster en planeet waarnemen en dat leverder maar liefst 1275 metingen op bij golflengtes tussen 5 en 12 micrometer (μm) in het miden-infrarood en dat leverde een onverwachte piek in het spectrum op bij 8,6 μm, een piek die overeenkomst met kwarts, dat een puur silicaatdeeltje (SiO2) is.

Het spectrum van WASP-17b. Credits: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Eerder trof men in de atmosfeer van exoplaneten en bruine dwergen al magnesiumrijke silicaten aan zoals olivijn en pyroxeen, maar nergens alleen kwarts, dat zuivere SiO2 is. Men had verwacht magnesium silicaten aan te treffen bij WASP-17 b, maar men stuitte dus op de zeer kleine kwartskristallen, die beschouwd worden als de bouwstenen van grotere korrels van silicaten. De kwartskristallen bevinden zich in de hogere delen van der atmosfeer van de planeet, waar ze zich als aerosolen gedragen. Elk kristal is ongeveer 10 nanometer groot, da’s een miljoenste van een centimeter. Hun vorm lijkt vermoedelijk op puntige zeshoekige prisma’s, zoals die ook in geodes op aarde aangetroffen worden en welke je in winkels met edelstenen kunt vinden. De kwartskristallen op WASP-17 b zijn niet ontstaan op het oppervlak van de planeet (zoals bij de mineralen in de aardse atmosfeer wel het geval is), maar in de atmosfeer zelf. De temperatuur op WASP-17 b is 1500 °C en hoog in de atmosfeer is de druk er erg laag, zo’n duizendste van de druk op aarde op zeeniveau, ideaal voor de vorming van vaste kristallen kwarts. Bij die omstandigheden kan kwarts direct ontstaan uit gas, zonder dat er een vloeibare tussenstap voor nodig is. Hoeveel kwartskristallen de planeet heeft is niet bekend. De planeet kijkt altijd met dezelfde kant naar de ster, dus hij heeft een hete en een koelere kant. Vermoedelijk verdampen de wolken met de kwartskristallen weer zodra ze de hete kant bereiken.

Waarnemingen zoals nu gedaan aan WASP-17 b helpen de sterrenkundigen met het maken van betere modellen voor de vorming van planeten. Meer informatie is te vinden in het vakartikel van D. Grant et al. Bron: Webb.

Gerelateerde Astroblogs:

James Webb-ruimtetelescoop detecteert waterdamp, zwaveldioxide en zandwolken in de atmosfeer van een nabijgelegen exoplaneet Webb heeft voor het eerst methaan ontdekt bij een exoplaneet, bij WASP-80 b Webb ontdekt water in schijf rond jonge ster met reuzenplaneten