Se descubren cristales de cuarzo arremolinándose en la atmósfera del exoplaneta WASP-17b

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Utilizando el telescopio espacial James Webb, astrónomos han descubierto por primera vez pequeños cristales de cuarzo que contienen sílice, un mineral común en la Tierra, dentro de la atmósfera de un exoplaneta caliente y en llamas.

Según los investigadores, las nanopartículas de sílice, que aparecen en la Tierra en la arena de las playas y se utilizan para producir vidrio, probablemente estén arremolinándose desde las nubes del exoplaneta, conocido como WASP-17b.

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

Los investigadores han detectado nanopartículas de cuarzo en nubes a gran altitud utilizando el instrumento de infrarrojo medio Webb, según una nueva investigación publicada el lunes en la revista Webb. Cartas de revistas astrofísicas.

«Estábamos encantados», dijo en un comunicado David Grant, autor principal del estudio e investigador de la Universidad de Bristol. «Sabíamos por las observaciones del Hubble que debía haber aerosoles (pequeñas partículas que forman nubes o niebla) 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 atmósferas exoplanetarias se basaban en magnesio, no en cuarzo, que está hecho de sílice pura.

«Esperábamos ver silicato de magnesio», dijo en un comunicado la coautora del estudio Hannah Wakeford, profesora titular de astrofísica en la Universidad de Bristol.
«Pero lo que vemos en cambio son probablemente los componentes básicos de esas partículas, las diminutas partículas ‘semillas’ necesarias para formar los granos de silicato más grandes que detectamos en exoplanetas fríos y enanas marrones».

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

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 detectó una señal que indicaba la presencia de nanopartículas de cuarzo.

Los cristales de cuarzo son probablemente hexagonales, como las geodas más grandes que conocemos en la Tierra, pero cada uno tiene solo una millonésima de centímetro de tamaño, tan pequeño que 10.000 granos podrían caber uno al lado del otro a lo largo de un cabello humano, según la investigación. Las partículas se originan en la atmósfera.

«WASP-17 b es extremadamente caliente (alrededor de 2.700 grados Fahrenheit (1.500 grados Celsius)) y la presión donde se forman 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, se pueden formar cristales sólidos directamente a partir del gas, sin pasar primero por una fase líquida».

El planeta está bloqueado por mareas con su estrella, lo que significa que un lado siempre mira hacia la estrella y experimenta temperaturas extremas, mientras que el lado permanente «nocturno» del planeta es más frío. Si bien las nubes podrían desplazarse alrededor del planeta, probablemente se evaporarían durante el día caluroso, lo que podría provocar que las partículas de cuarzo giraran.

«El viento puede mover estas pequeñas partículas de vidrio a miles de kilómetros por hora», dijo Grant.

Los delicados descubrimientos de Webb permiten a los investigadores obtener una mejor comprensión de 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 principalmente de hidrógeno y helio, junto con algo de vapor de agua y dióxido de carbono. El descubrimiento 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 en estos gases y no incluimos todo el oxígeno atrapado en minerales como el cuarzo, subestimaremos dramáticamente su 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».