系外惑星WASP-17bの大気中で渦を巻く水晶が発見された

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ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者らは、熱く燃える系外惑星の大気中に、地球上で一般的な鉱物であるシリカを含む小さな石英の結晶を初めて発見した。

研究者らによると、地球上の砂浜に存在し、ガラスの製造に使用されるシリカナノ粒子は、WASP-17bとして知られる系外惑星の雲から渦巻いている可能性が高いという。

2009 年に初めて発見された WASP-17b は、地球から 1,300 光年離れたところにある巨大ガス惑星です。 大きさは木星の 7 倍以上で、天文学者に知られている最大の系外惑星の 1 つです。

月曜日に学術誌ウェッブに掲載された新しい研究によると、研究者らはウェッブ中間赤外線装置を使用して高層雲の中にある石英ナノ粒子を検出した。 天体物理学ジャーナルレター。

この研究の筆頭著者でブリストル大学の研究者であるデビッド・グラント氏は声明で「私たちは感激した」と述べた。 「ハッブル観測から、WASP-17 bの大気中にエアロゾル（雲や霧を形成する小さな粒子）が存在するに違いないことはわかっていましたが、それが石英でできているとは予想していませんでした。」

ケイ酸塩と呼ばれる、ケイ素と酸素が豊富な鉱物は、地球、月、および太陽系の他の岩体に豊富に存在します。 ケイ酸塩も天の川では信じられないほど一般的です。 しかしこれまで、惑星系外大気中で検出されたケイ酸塩粒子は、純粋なシリカからなる石英ではなく、マグネシウムをベースにしていた。

「私たちはケイ酸マグネシウムが見つかることを完全に期待していました」と研究共著者でブリストル大学天体物理学の上級講師ハンナ・ウェイクフォード氏は声明で述べた。
「しかし、代わりに私たちが見ているのは、おそらくそれらの粒子の構成要素であり、冷たい系外惑星や褐色矮星で検出されるより大きなケイ酸塩粒子を形成するために必要な小さな「種」粒子です。」

この発見により、研究者は、私たちが地球上で知っているものとは大きく異なる惑星環境を形成するために使用される物質を理解できるようになる可能性があります。

Wasp-17b は、星の周りを 1 周するのに 3.7 地球日かかります。 天文学者らは、系外惑星が恒星の前を通過し、その大気を通過する星の光に焦点を当てて観察を行った。

10時間の観察後、研究チームは石英ナノ粒子の存在を示す兆候を検出した。

研究によると、水晶の結晶は地球上で知られている大きなジオードと同様に六角形である可能性が高いが、それぞれのサイズはわずか100万分の1センチメートルにすぎず、1万個の粒子が人間の髪の毛に沿って並べて収まるほど小さいという。 粒子は大気中に発生します。

「WASP-17 bは非常に高温で、華氏約2,700度（摂氏1,500度）であり、大気中で水晶の結晶が形成される圧力は、私たちが地表で経験する圧力の約1,000分の1にすぎません」とグラント氏は述べた。 「これらの条件下では、最初に液相を通過することなく、気体から直接固体結晶が形成される可能性があります。」

惑星は潮汐的に恒星に固定されており、一方の面は常に恒星に面し、極端な温度にさらされますが、惑星の恒久的な「夜」側はより低温になります。 雲は惑星の周りを漂う可能性がありますが、暑い日中に蒸発する可能性が高く、それによって石英粒子が回転する可能性があります。

「風によってこれらの小さなガラスの粒子が時速数千マイルで移動する可能性があります」とグラント氏は言う。

ウェッブ氏の繊細な発見により、研究者は太陽系外の惑星の大気、環境条件、天候をより深く理解できるようになります。

WASP-17b のような高温ガス巨人 (ホットジュピターとも呼ばれます) は、主に水素とヘリウム、および一部の水蒸気と二酸化炭素で構成されています。 惑星の大気中のシリカの発見は、科学者がWASP-17bの組成についてより広いアイデアを得るのに役立ちます。

「これらのガス中の酸素だけを考慮し、石英などの鉱物に閉じ込められた酸素をすべて含めることを無視すると、それらの総存在量を大幅に過小評価することになります」とウェイクフォード氏は述べた。 「これらの美しいシリカの結晶は、さまざまな物質のストックと、それらすべてがどのように組み合わさってこの惑星の環境を形作っているのかを教えてくれます。」