韦伯在WASP17b大气中检测到石英云

由NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜上的中红外仪器(MIRI) 捕获的WASP-17b(距离约 1,300 光年的热木星系外行星)的透射光谱揭示了石英(结晶二氧化硅)存在的第一个证据, SiO 2 ) 在系外行星的云层中。

WASP-17b 位于天蝎座，距地球约 1,300 光年。

这颗行星于 2009 年首次被发现，绕 F 型主序星WASP-17运行。

WASP-17b 的体积是木星的 7 倍多，质量不到木星的二分之一，是已知最大、最膨胀的系外行星之一。

再加上它的轨道周期仅为 3.7 个地球日，这使得这颗行星成为透射光谱学的理想选择：一种涉及测量行星大气层对星光的过滤和散射效应的技术。

“我们很激动!我们从哈勃望远镜的观测中得知，WASP-17b 的大气层中一定存在气溶胶，即构成云或雾的微小颗粒，但我们没想到它们是由石英制成的，”该大学的天文学家 David Grant 博士说。布里斯托尔。

格兰特博士和同事使用韦伯的 MIRI 仪器对 WASP-17 系统进行了近 10 个小时的观察，在该行星穿过其恒星时收集了超过 1,275 个 5 至 12 微米中红外光的亮度测量值。

通过从恒星本身的亮度中减去当行星位于恒星前方时到达望远镜的各个波长的光的亮度，他们能够计算出被行星大气层阻挡的每个波长的量。

出现的是 8.6 微米的意外“凸起”，如果云是由硅酸镁或其他可能的高温气溶胶(如氧化铝)构成的，则不会出现这种特征，但如果它们是由石英构成的，则完全有道理。

虽然这些晶体的形状可能与地球上的晶洞和宝石店中发现的尖六角棱柱相似，但每一颗晶体的直径只有约 10 纳米。

“哈勃数据实际上在限制这些粒子的大小方面发挥了关键作用，”康奈尔大学天文学家 Nikole Lewis 博士说。

“我们仅从 Webb/MIRI 数据中就知道存在二氧化硅，但我们需要哈勃望远镜的可见光和近红外观测作为背景，以确定晶体有多大。”

与地球云层中发现的矿物颗粒不同，WASP-17b 云层中检测到的石英晶体不是从岩石表面扫走的。相反，它们起源于大气本身。

“WASP-17b 非常热——大约 1,500 摄氏度(2,700 华氏度)——而石英晶体在大气层高处形成的压力仅为我们在地球表面所经历的压力的千分之一，”格兰特博士说。

“在这些条件下，固体晶体可以直接从气体形成，而不需要先经历液相。”

了解云的组成对于了解整个地球至关重要。

“像 WASP-17b 这样的热木星主要由氢和氦组成，还有少量其他气体，如水蒸气和二氧化碳，”布里斯托大学天文学家 Hannah Wakeford 博士说。

“如果我们只考虑这些气体中的氧气，而忽略了石英等矿物中锁存的所有氧气，我们将大大低估总丰度。”

“这些美丽的二氧化硅晶体告诉我们不同材料的库存以及它们如何聚集在一起塑造这个星球的环境。”

到底有多少石英，以及云层有多普遍，都很难确定。

“云很可能出现在昼/夜过渡区(明暗界线)，这是我们观测探测的区域，”格兰特博士说。

“鉴于这颗行星被潮汐锁定，白天非常热，夜晚较凉爽，云很可能在地球周围循环，但当它们到达较热的白天时就会蒸发。”

“风可能会以每小时数千英里的速度移动这些微小的玻璃状颗粒。”

该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。