James Webb detecta cristales de cuarzo arremolinándose en la atmósfera de un exoplaneta

(CNN) – Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial James Webb han detectado por primera vez pequeños cristales de cuarzo que contienen sílice, un mineral común en la Tierra, dentro de la atmósfera de un exoplaneta ardientemente caliente.

Es probable que las nanopartículas de sílice, que en la Tierra aparecen en la arena de las playas y se utilizan para producir vidrio, surjan de las nubes del exoplaneta conocido como WASP-17b, según los investigadores.

Descubierto por primera vez en 2009, WASP-17b es un planeta gigante gaseoso ubicado a 1.300 años luz de la Tierra. Tiene un volumen más de siete veces mayor que el de Júpiter, lo que lo convierte en uno de los exoplanetas más grandes conocidos por los astrónomos.

Los investigadores detectaron nanopartículas de cuarzo en nubes de gran altitud utilizando el instrumento de infrarrojo medio de Webb, según una nueva investigación publicada el lunes en The Astrophysical Journal Letters.

“Estábamos encantados”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, David Grant, investigador de la Universidad de Bristol. “Sabíamos por las observaciones del Hubble que debía haber aerosoles (partículas diminutas que forman nubes o neblina) en la atmósfera de WASP-17 b, pero no esperábamos que estuvieran hechos de cuarzo“.

Los minerales ricos en silicio y oxígeno, llamados silicatos, abundan en la Tierra, la Luna y otros cuerpos rocosos del sistema solar. Los silicatos también son increíblemente comunes en la Vía Láctea. Pero hasta ahora, los granos de silicato detectados en las atmósferas de los exoplanetas estaban basados ​​en magnesio, no en cuarzo, que está hecho de sílice pura.

“Esperábamos ver silicatos de magnesio”, dijo en un comunicado la coautora del estudio Hannah Wakeford, profesora titular de astrofísica en la Universidad de Bristol.

“Pero lo que estamos viendo, en cambio, son probablemente los componentes básicos de ellos, las diminutas partículas ‘semillas’ necesarias para formar los granos de silicato más grandes que detectamos en exoplanetas más fríos y enanas marrones”.

El hallazgo podría permitir a los investigadores comprender los materiales utilizados para formar entornos planetarios muy diferentes a los que conocemos en la Tierra.

Lo que revelan los cristales de cuarzo sobre WASP-17b

Wasp-17b tarda 3,7 días terrestres en completar una órbita alrededor de su estrella. Los astrónomos centraron sus observaciones en el exoplaneta mientras pasaba por delante de su estrella y la luz estelar se filtraba a través de su atmósfera.

Después de 10 horas de observación, el equipo descubrió una firma que sugiere la presencia de nanopartículas de cuarzo.

Los cristales de cuarzo probablemente tengan forma hexagonal, como las geodas mucho más grandes que conocemos en la Tierra, pero cada uno mide solo una millonésima de centímetro, tan pequeño que 10.000 de los granos podrían caber uno al lado del otro en un cabello humano, según la investigación. Y las partículas se originan en la atmósfera.

Webb detectó cristales de cuarzo en la atmósfera de WASP-17b. Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).

“WASP-17 b es extremadamente caliente (alrededor de 2.700 grados Fahrenheit (1.500 grados Celsius)) y la presión donde se forman los cristales de cuarzo en lo alto de la atmósfera es sólo aproximadamente una milésima parte de la que experimentamos en la superficie de la Tierra”, dijo Grant. “En estas condiciones, los cristales sólidos pueden formarse directamente a partir del gas, sin pasar primero por una fase líquida”.

El planeta está bloqueado por las mareas con su estrella, lo que significa que un lado siempre mira hacia la estrella y experimenta temperaturas abrasadoras, mientras que el lado permanente “nocturno” del planeta es más frío. Si bien las nubes pueden desplazarse alrededor del planeta, es probable que se vaporicen en el lado caluroso del día, lo que podría hacer que las partículas de cuarzo se arremolinen.

“Los vientos podrían estar moviendo estas diminutas partículas vidriosas a miles de kilómetros por hora”, dijo Grant.

Las sensibles detecciones de Webb están permitiendo a los investigadores comprender mejor las atmósferas, las condiciones ambientales y el clima en los planetas fuera de nuestro sistema solar.

Los gigantes gaseosos calientes, también llamados Júpiter Calientes, como WASP-17b, están compuestos en gran parte por hidrógeno y helio, junto con algo de vapor de agua y dióxido de carbono. La detección de sílice en la atmósfera del planeta ayuda a los científicos a tener una idea más amplia de la composición de WASP-17b.

“Si sólo consideramos el oxígeno que hay en estos gases y no incluimos todo el oxígeno encerrado en minerales como el cuarzo, subestimaremos significativamente la abundancia total”, dijo Wakeford. “Estos hermosos cristales de sílice nos hablan sobre el inventario de diferentes materiales y cómo se unen para dar forma al medio ambiente de este planeta”.