Este planeta stâncoasă mai strălucitoare sau planeta gazoasă mai strălucitoare? Cea mai strălucitoare stea din sistemul solar, atât în ceea ce privește magnitudinea aparentă, cât și albedo Bond, este, desigur, vecina Pământului, Venus. Ca planetă, Venus este mult mai strălucitoare decât acele stele din punctul nostru de vedere și este cu siguranță „cea mai strălucitoare stea de pe cerul nopții”. În timp ce cea mai strălucitoare planetă din sistemul nostru solar este una stâncoasă, nu același lucru se poate spune despre sistemul solar exterior. Vă puteți imagina o lume cu nori de vapori de metal și ploaie de titan în jurul ei?
„Lună strălucitoare înainte de culcare, suspect de îngheț pe pământ”. Știm că, deși luna se numește lumina lunii, această lumină nu este emisă de luna în sine, ci lumina soarelui reflectată. Același lucru este valabil și pentru planete. Deși luna pare strălucitoare, asta se datorează în mare parte pentru că este atât de aproape de noi, nu pentru că reflectă lumina. Albedo-ul lunii este de fapt foarte scăzut, doar aproximativ 10 la sută.
Cel mai puțin reflectorizant dintre cele opt planete ale sistemului solar este Mercur, care, la fel ca și Luna, nu are atmosferă, cu un albedo de mai puțin de 9 procente. Alte planete nu sunt prea reflectorizante dacă au deloc o atmosferă. La fel ca Pământul, albedo-ul său este aproximativ același cu cel al planetelor gazoase, în jur de 30%. Jupiter este puțin mai mare, 50 la sută. Dar Venus are cel mai mare albedo. Datorită atmosferei sale groase și norilor unici de acid sulfuric, Venus are un albedo de 76 la sută! Deci se poate spune că Venus este cel mai strălucitor obiect de pe cer după soare și lună.
Pentru ca o planetă să fie „cea mai frumoasă”, pe lângă aspectul ei (albedo mare), trebuie să fie și suficient de aproape de steaua sa. Venus, de exemplu, nu numai că își zdrobește toți concurenții în albedo, dar se află și într-o relație foarte fierbinte cu Soarele, la doar 0,72 unități astronomice distanță de Soare (3/4 din distanța față de Pământ). ), al doilea după Mercur. Deci, cea mai strălucitoare planetă din afara sistemului nostru solar, trebuie să fie și foarte aproape de steaua gazdă.
În 2019, astronomii au descoperit o planetă rară numită LTT 9779 b (TOI-193 b) lângă o stea aflată la 264 de ani lumină distanță. Conform metodei de tranzit, planeta este foarte strălucitoare, cu un albedo de 80 la sută, mai mare decât Venus. Și desigur, este foarte aproape de steaua gazdă, la doar 1/42 din distanța de la Venus la Soare (0,017 unități astronomice). Atât de aproape de sursa de lumină și atât de reflectorizant, vă puteți imagina cât de strălucitoare trebuie să fie.
Planeta este o planetă gazoasă cu 29 de mase Pământului și 4,6 raze Pământului. Având în vedere dimensiunea și densitatea sa, este clasificat ca obiect Neptunes. Acest obiect este rar nu pentru că are un albedo ridicat sau pentru că este un obiect asemănător cu Neptanul (o treime din toate exoplanetele confirmate sunt obiecte asemănătoare Neptanului). Este rar pentru că este prea aproape de steaua gazdă pentru ca un obiect Neptun să fie aici deloc!
În mod normal, planetele care zboară aproape de stelele lor sunt fie giganți gazoase uriașe (cum ar fi „Jupiteri fierbinți”), fie planete stâncoase de dimensiunea Pământului. Pentru că dacă nu ești un scut de carne ca primul, vei fi mâncat și dezbrăcat de stele într-un timp foarte scurt (să zicem, 100 de milioane de ani), lăsându-ți un miez solid și mic.
Acest lucru este valabil mai ales când vine vorba de vedetele tinere. De exemplu, steaua gazdă a planetei (LTT 9779), care are aproximativ 80% dimensiunea soarelui nostru, este, de asemenea, o stea din secvența G. Dar, în comparație cu „unchiul de vârstă mijlocie” al soarelui, în vârstă de 4,6 miliarde de ani, vedeta este încă un „tânăr” de mai puțin de 2 miliarde de ani. Când se confruntă cu o stea tânără cu radiații foarte puternice, ar fi aproape imposibil pentru orice planetă de dimensiunea lui Neptun să se blocheze în atmosfera sa exterioară prin propria sa gravitație. Hidrogenul și heliul ar fi trebuit să fie îndepărtate, lăsând-o cu un miez stâncos gol.
Priviți direct graficul razei planetare și al perioadei orbitale, ordonata sa este raza planetară (unitate: raza Pământului), iar abscisa sa este perioada orbitală (unitate: zi). Se poate observa că foarte aproape de stele (perioada orbitală este foarte scurtă), există practic planete de una sau două ori mai mare decât raza Pământului; La distanțe ceva mai mari, giganții gazoși mari pot fi stabili; Iar obiectele asemănătoare lui Neptun din mijloc sunt în mare parte mai departe. Obiectele asemănătoare lui Neptun se găsesc rar în triunghi, așa că această regiune este cunoscută și ca „deșertul Neptun”.
Dar planeta în cauză (pentagrama din imagine) este unul dintre puținele exemple de „deșert Neptun”. Deoarece este atât de aproape de steaua sa, are o orbită foarte mică, înconjurând stele în 0,8 zile, ceea ce înseamnă că un „an” deasupra acesteia durează doar 19 ore.
Atât de aproape de stea, temperatura suprafeței planetei nu trebuie să fie rece. Da, temperatura sa de echilibru este de aproape 2000K, ceea ce este aproape de temperatura de suprafață a unei pitici roșii, așa că este numită și Neptun ultra fierbinte. Deci întrebarea este: cum poate o planetă minusculă, gazoasă, dominată de hidrogen și heliu, să își mențină atmosfera la temperaturi atât de extreme?
Unii oameni de știință au speculat că planeta ar fi fost un gigant de dimensiunea Jupjup înainte de a fi dezbrăcat de materialul său de către steaua sa, lăsând-o cu un corp de mărimea lui Neptun. Dar este greu pentru o planetă uriașă să piardă atât de multă masă într-o perioadă scurtă de timp doar cu vânturi stelare și coacere fierbinte (evaporare uşoară). Așadar, planeta poate experimenta și alte moduri de scurgere a materialului, cum ar fi un debordare a lobului Roche (RLO).
Debordarea lobului Roche se referă aici în principal la fenomenul conform căruia, atunci când o planetă gigantică gazoasă se apropie prea mult de stea (cum ar fi intrarea în limita Roche a stelei), sub acțiunea forței de maree a stelei, gazul exterior al planetei. se extinde dincolo de lobul Roche al planetei în sine, rezultând o pierdere mare de material planetar.
Planeta ar putea fi acum în proces de tranziție de la o planetă gigantică la una stâncoasă, datorită unei combinații de evaporare din radiația stelară și deversarea lobului Loche de la forțele mareelor. De ce procesul este atât de lent a fost nedumerit.
Într-o lucrare publicată în octombrie 2023 în revista Monthly Royal Astronomical Transactions, cercetătorii au analizat razele X de la steaua gazdă a planetei folosind telescopul spațial XMM-Newton. Au descoperit că steaua era de fapt mult mai moale decât ne așteptam. Nu numai că are o rotație neobișnuit de lentă, dar razele X pe care le emite nu sunt nici pe departe la fel de puternice pe cât era de așteptat, ci doar de 15 ori mai puternice decât semenii săi. Ei bine, credeam că este un băiat spirit, dar nu mă așteptam să fiu un savant slab. Radiația stelară slabă poate fi unul dintre motivele pentru care planeta este capabilă să mențină o atmosferă.
Acum întrebarea este: ca un Neptun fierbinte, ce explică albedo-ul său super-înalt de 80%? Planetele gazoase din sistemul nostru solar au, în cel mai bun caz, 50% din albedo-ul lui Jupiter. Cu o reflectivitate atât de mare, trebuie să existe ceva special la această planetă, iar atmosfera ei poate ascunde câteva secrete.
Din fericire, planeta nu este prea departe (doar 264 de ani-lumină), iar cu ajutorul telescoapelor spațiale cu capacități în infraroșu, putem vedea ce este în atmosfera ei prin spectrul de transmisie.
Astronomii au folosit telescoapele Spitzer, Hubble și Webb pentru a observa atmosfera planetei. Destul de sigur, pe lângă compoziția așteptată de hidrogen și heliu, atmosfera este neobișnuit de bogată în metale, de sute de ori mai abundentă decât soarele! O analiză atentă a spectrului a arătat că norii din atmosferă erau de fapt formați din silicați.
(* În astronomie, alte elemente decât hidrogenul și heliul sunt denumite în mod colectiv elemente metalice)
Silicații sunt practic lucruri precum piatra, nisipul și sticla, iar planetele stâncoase precum Pământul sunt în principiu făcute din silicați. În funcție de compoziție, punctul de fierbere al silicaților este în general mai mare de două mii de grade (sau chiar mai mult de o mie de grade pentru sticlă). Având în vedere temperatura de echilibru a planetei de aproape 2,000 grade, ar putea fi vaporizată dacă ar avea nisip pe ea. Dar asta nu este tot. Pe lângă acești silicați, oamenii de știință au descoperit că norii conțin și metalul titan. Cu alte cuvinte, suprafața planetei este acoperită cu un strat de „nor de nisip de titan”, nu e de mirare că capacitatea de reflexie este atât de puternică, împreună cu întreaga planetă este o oglindă mare.
Imaginați-vă mediul: o minge de foc uriașă atârnând pe cer, înconjurată de nori de vapori de metal. Când temperatura este mai rece, acești nori de metale grele se condensează în „picături de ploaie” și cad. Metalul lichid este apoi evaporat din nou la temperaturi ridicate și așa mai departe.
Ok, deci pentru a rezuma: de ce ar putea această planetă să fie în deșertul Neptun?
1. Deși este aproape de steaua sa, steaua gazdă este foarte slabă în raze X și vântul său stelar nu este puternic;
2. Conținutul de metal al atmosferei planetei este foarte mare, ceea ce face ca întreaga sa atmosferă să fie foarte grea și greu de aruncat în aer;
3. Albedo-ul ridicat cauzat de norul de metal blochează cea mai mare parte a radiațiilor stelei, ceea ce împiedică, de asemenea, planeta să se coace excesiv.
Aceste motive par plauzibile până acum, dar misterul acestui Neptun super fierbinte este rezolvat doar provizoriu. Poate fi observat mai în detaliu de către JWST în viitor, în speranța că mai multe dovezi vor ajuta la rezolvarea misterului.
