Le télescope Webb de la NASA découvre une planète géante avec des nuages ​​​​constitués de minuscules cristaux de quartz

Des chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert une planète géante gazeuse dans laquelle les nuages ​​ne sont pas constitués de vapeur d’eau, mais de minuscules cristaux de quartz.

Le monde, connu sous le nom de « WASP-17 b », est une planète chaude, semblable à Jupiter, située à environ 1 300 années-lumière – soit sept millions de milliards de kilomètres – de la Terre.

L’étude de l’atmosphère de la planète a été entreprise par l’astrophysicien David Grant de l’Université de Bristol et ses collègues.

Grant a déclaré : « Nous étions ravis ! Nous savions grâce aux observations de Hubble qu’il devait y avoir des aérosols – de minuscules particules constituant des nuages ​​​​de brume – dans l’atmosphère de WASP-17 b.

« Mais nous ne nous attendions pas à ce qu’ils soient en quartz ! »

Selon l’équipe, WASP-17 b est l’une des exoplanètes les plus grandes et les plus gonflées jamais enregistrées – avec un volume plus de sept fois supérieur à celui de Jupiter, mais moins de la moitié de sa masse.

Ceci, ajouté à sa courte durée orbitale de seulement 3,7 jours terrestres, rend la planète idéale pour l’observation par spectroscopie de transmission.

Cette technique consistait à mesurer la manière dont l’atmosphère d’une planète filtre et diffuse la lumière des étoiles, à partir de laquelle la composition de l’atmosphère peut être déterminée.

La révélation selon laquelle l’atmosphère de WASP-17 b abrite des cristaux de quartz a été rendue possible de manière unique grâce à l’instrument infrarouge moyen (MIRI) du télescope Webb.

Les silicates – des minéraux riches en silice et en oxygène – sont courants dans la Voie lactée et constituent en fait la part du lion de la Terre, de la Lune et des autres corps rocheux du système solaire.

Les astronomes ont découvert des grains de silicate à la fois dans l’atmosphère de planètes lointaines et dans les étoiles naines brunes.

Cependant, ceux-ci ont tendance à être constitués de silicates riches en magnésium comme l’olivine et le pyroxène, plutôt que de quartz, qui est du dioxyde de silice pur (SiO₂).

Concernant le co-auteur de l’article WASP-17 b, le professeur Hannah Wakeford – une autre astrophysicienne de Bristol – a déclaré : « Nous nous attendions pleinement à voir des silicates de magnésium.

« Mais ce que nous voyons à la place sont probablement les éléments constitutifs de ceux-ci – les minuscules particules ‘graines’ nécessaires pour former les plus gros grains de silicate que nous détectons dans les exoplanètes plus froides et les naines brunes. »

Selon les chercheurs, les minuscules particules de quartz présentes dans la haute atmosphère de WASP-17 b ont probablement une forme similaire aux prismes de quartz hexagonaux pointus que vous pourriez trouver vendus dans les magasins de nouveautés ici sur Terre, bien que beaucoup plus petits.

Chaque flocon ne mesure que 10 nanomètres de diamètre, ce qui signifie que 10 000 pourraient s’adapter côte à côte sur la largeur d’un cheveu humain.

Nikole Lewis, astronome à l’Université Cornell, co-auteur de l’article, a déclaré : « Les données de Hubble ont en fait joué un rôle clé dans la limitation de la taille de ces particules.

« Nous savons qu’il y a de la silice grâce aux seules données MIRI de Webb, mais nous avions besoin des observations visibles et proche infrarouge de Hubble pour le contexte, afin de déterminer la taille des cristaux. »

Même si les cristaux peuvent avoir la même forme que ceux trouvés sur Terre, ils ne sont certainement pas créés de la même manière.

En fait, les grains de quartz de WASP-17 b proviennent en réalité de l’atmosphère de la géante gazeuse.

Grant a expliqué : « WASP-17 b est extrêmement chaud – environ 2 700 F (1 500 C) – et la pression à laquelle les cristaux de quartz se forment en haute atmosphère ne représente qu’un millième environ de celle que nous connaissons à la surface de la Terre.

« Dans ces conditions, des cristaux solides peuvent se former directement à partir du gaz, sans passer au préalable par une phase liquide.

Comprendre la composition des nuages ​​sur WASP-17 b est essentiel pour comprendre la planète dans son ensemble, ont déclaré les chercheurs.

Les Jupiters chauds comme WASP-17 b sont principalement composés d’hydrogène et d’hélium, avec des traces d’autres gaz comme la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone.

Wakeford a déclaré : « Si nous considérons uniquement l’oxygène présent dans ces gaz et négligeons d’inclure tout l’oxygène enfermé dans des minéraux comme le quartz, nous sous-estimerons considérablement l’abondance totale.

« Ces magnifiques cristaux de silice nous renseignent sur l’inventaire de différents matériaux et sur la manière dont ils s’assemblent pour façonner l’environnement de cette planète. »

Le degré exact d’omniprésence des nuages ​​– et, en outre, la quantité de quartz présente dans l’atmosphère de WASP-17 b – reste à déterminer et pourrait être difficile à cerner.

Grant a expliqué : « Les nuages ​​sont probablement présents le long de la transition jour/nuit – le « terminateur » – qui est la région que nos observations sondent. »

WASP-17 b est « verrouillé par marée », ce qui signifie qu’une de ses faces pointe toujours vers son étoile hôte. En conséquence, le monde a un côté jour très chaud et un côté nuit plus frais.

Compte tenu de cela, a déclaré l’équipe, il est probable que les nuages ​​circulent autour de la planète, mais soient vaporisés lorsqu’ils atteignent le côté le plus chaud du jour.

Grant a conclu : « Les vents pourraient déplacer ces minuscules particules vitreuses à des milliers de kilomètres par heure. »

Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters.