在热木星系外行星WASP-17 b的高空云层中发现石英纳米晶体的证据

ExoTiC-MIRI(左)和尤里卡！(右)光谱渡越光曲线，分辨率为0.5微米，以及最佳拟合模型。x轴上的时间减去了通过中心时间，每条光曲线的波长显示在右边的y轴上。鸣谢:uux.cn/天体物理学杂志快报(2023)。DOI: 10.3847

（神秘的地球uux.cn）据康奈尔大学：研究人员使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜，在距离地球1300光年的热木星系外行星WASP-17 b的高空云层中发现了石英纳米晶体的证据。

MIRI(韦伯的中红外仪器)的独特探测标志着首次在系外行星大气中发现二氧化硅(SiO2)颗粒。

这些石英晶体只有10纳米宽，小到一万个可以并排穿过一根头发。它们的大小和纯硅石的成分在“JWST-TST梦:WASP-17b大气中的石英云”中报道，发表在《天体物理学杂志快报》上。

“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。我们只从韦伯的MIRI数据中知道有二氧化硅，但我们需要哈勃的可见光和近红外观测数据，以计算出晶体有多大，”合著者Nikole Lewis说，他是艺术与科学学院的天文学副教授，卡尔·萨根研究所的成员，也是韦伯保证时间观测(GTO)计划的领导者，该计划旨在帮助建立一个热木星大气的三维视图。

韦伯对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1275个5至12微米中红外光的亮度测量值。通过从恒星自身的亮度中减去行星在恒星前面时到达望远镜的单个波长的光的亮度，研究小组能够计算出行星大气层阻挡的每个波长的量。

在这位艺术家的概念中，描绘了热气腾腾的巨型行星WASP-17 b的大气，主要由氢和氦组成，还有少量的水蒸气和少量的二氧化碳和其他分子。鸣谢:uux.cn/美国航天局、欧空局、加空局和r .克劳福德(STScI)

出现的是一个意想不到的8.6微米的“凸起”，最好的解释是云由石英组成，而不是硅酸镁或其他可能的高温气溶胶，如氧化铝。

韦伯测量这些晶体对星光的极其微妙影响的独特能力——从超过700亿英里的距离——正在提供关于系外行星大气组成的关键信息和对其天气的新见解。

论文作者是JWST望远镜科学家团队的一部分，包括美国宇航局艾姆斯研究中心和美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员，他们的结果为我们理解系外行星云的形成和演化提供了新的视角。与其他系外行星上看到的橄榄石和辉石等富含镁的硅酸盐不同，研究人员发现了它们的构建模块，即形成褐矮星和较冷的系外行星中发现的较大硅酸盐颗粒所需的纯二氧化硅。

WASP-17 b的体积是木星的七倍多，质量不到木星的一半，是已知最大和“最膨胀”的系外行星之一。这一点，加上其3.7个地球日的短轨道周期，使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对星光的过滤和散射效应的技术，以检测其组成特征。

与地球上云层中发现的矿物颗粒不同，WASP-17 b云层中检测到的石英晶体不是从岩石表面扫来的。相反，它们源自大气本身。

在炽热的气态巨行星WASP-17 b的云层中探测到的光波揭示了石英(结晶二氧化硅，SiO2)的存在，如图所示。这标志着首次在系外行星中发现了二氧化硅。鸣谢:uux.cn/美国航天局、欧空局、加空局和r .克劳福德(STScI)。科学:Nikole Lewis(康奈尔大学)，David Grant(布里斯托尔大学)，Hannah Wakeford(布里斯托尔大学)，来自空间望远镜科学研究所。

“WASP-17 b非常热——大约2700华氏度——石英晶体在大气中形成的压力只有我们在地球表面经历的压力的千分之一左右。在这些条件下，固体晶体可以直接从气体中形成，而不需要先经过液相，”第一作者、布里斯托尔大学的大卫·格兰特说。

“到底有多少石英，以及这些云有多普遍，很难确定，但该小组的目标是通过结合WASP-17b的这些观察和JWST对该系统的其他观察来做到这一点，”Lewis说。

WASP-17 b是JWST望远镜科学家小组使用多仪器光谱学(DREAMS)调查对系外行星大气进行深度侦察的三颗行星之一，该调查旨在收集每一类关键系外行星中一颗代表行星的一套全面的观测数据:一颗炽热的木星，一颗温暖的海王星和一颗温和的岩石行星。

热木星WASP-17 b的MIRI观测是GTO计划1353的一部分。