A sziklás bolygó fényesebb vagy a gázbolygó? A Naprendszer legfényesebb csillaga, mind a látszólagos magnitúdó, mind a Bond-albedó szempontjából természetesen a Föld szomszédja a Vénusz. Bolygóként a Vénusz sokkal fényesebb, mint azok a csillagok a mi nézetünk szerint, és határozottan a "legfényesebb csillag az éjszakai égbolton". Míg Naprendszerünk legfényesebb bolygója egy sziklás, ez nem mondható el a külső Naprendszerről. El tudsz képzelni egy világot fémgőz felhőkkel és titánesővel körülötte?
"Fényes holdfény lefekvés előtt, gyaníthatóan fagy a földön". Tudjuk, hogy bár a holdat holdfénynek nevezik, ezt a fényt nem maga a hold bocsátja ki, hanem a visszavert napfény. Ugyanez vonatkozik a bolygókra is. Bár a Hold fényesnek tűnik, ez nagyrészt azért van, mert olyan közel van hozzánk, nem pedig azért, mert visszaveri a fényt. A Hold albedója valójában nagyon alacsony, mindössze 10 százaléka.
A Naprendszer nyolc bolygója közül a Merkúr tükrözi a legkevésbé, amely a Holdhoz hasonlóan nem rendelkezik légkörrel, albedója kevesebb, mint 9 százalék. Más bolygók nem túl fényvisszaverőek, ha egyáltalán van légkörük. A Földhöz hasonlóan az albedója is nagyjából megegyezik a gáznemű bolygókéval, körülbelül 30%. A Jupiter egy kicsit nagyobb, 50 százalékos. De a Vénusznak van a legmagasabb albedója. Sűrű légkörének és egyedülálló kénsavfelhőinek köszönhetően a Vénusz albedója 76 százalék! Tehát elmondható, hogy a Vénusz a nap és a hold után a legfényesebb objektum az égbolton.
Ahhoz, hogy egy bolygó a "legcsinosabb" legyen, a megjelenése (magas albedója) mellett elég közel kell lennie a csillagához. A Vénusz például nemcsak az albedóban lévő összes versenytársát elfújja, hanem nagyon forró kapcsolatban is van a Nappal, mindössze 0,72 csillagászati egységnyire a Naptól (a Földtől való távolság 3/4-e). ), a Mercury után a második. Tehát a naprendszerünkön kívüli legfényesebb bolygó, nagyon közel kell lennie a fogadócsillagához.
2019-ben a csillagászok egy LTT 9779 b (TOI-193 b) nevű ritka bolygót fedeztek fel egy csillag mellett, 264 fényévnyire. A tranzit módszer szerint a bolygó nagyon fényes, albedója 80 százalékkal magasabb, mint a Vénusz. És bizony, nagyon közel van fogadócsillagához, a Vénusz és a Nap távolságának mindössze 1/42-e (0,017 csillagászati egység). Olyan közel van a fényforráshoz, és annyira tükröződik, hogy elképzelheti, milyen fényesnek kell lennie.
A bolygó egy gáznemű bolygó, 29 Földtömeggel és 4,6 Föld sugarával. Mérete és sűrűsége miatt a Neptunusz objektumnak minősül. Ez az objektum nem azért ritka, mert magas albedója van, vagy azért, mert Neptán-szerű objektum (az összes megerősített exobolygó harmada Neptán-szerű objektum). Ritka, mert túl közel van fogadócsillagához ahhoz, hogy egy Neptunusz objektum egyáltalán itt lehessen!
Normális esetben a csillagokhoz közel repülő bolygók vagy hatalmas gázóriások (mint például a "forró Jupiterek"), vagy a Föld méretű sziklás bolygók. Mert ha nem vagy húspajzs, mint az előbbi, akkor a csillagok nagyon rövid időn belül (mondjuk 100 millió éven belül) megesznek és lecsupaszítanak, így egy kis szilárd mag marad.
Ez különösen igaz, ha fiatal sztárokról van szó. Például a bolygó gazdacsillaga (LTT 9779), amely körülbelül 80 százaléka Napunk méretének, szintén egy G-sorozatú csillag. De a Nap impozáns, 4,6 milliárd éves „középkorú bácsijához” képest a csillag még mindig egy „fiatal srác”, aki kevesebb, mint 2 milliárd éves. Ha egy nagyon erős sugárzású fiatal csillaggal szembesül, szinte lehetetlen lenne bármely Neptunusz méretű bolygó számára, hogy saját gravitációjával bezárja külső légkörét. A hidrogént és a héliumot el kellett volna távolítani, így egy csupasz sziklás mag maradt.
Nézze meg közvetlenül a bolygó sugarának és keringési periódusának grafikonját, ennek ordinátája a bolygó sugara (mértékegysége: Föld sugara), az abszcisszán pedig a keringési periódus (mértékegysége: nap). Látható, hogy a csillaghoz nagyon közel (a keringési periódus nagyon rövid) alapvetően a Föld sugarának egy-kétszeresénél nagyobb bolygók találhatók; Kissé nagyobb távolságokon a nagy gázóriások stabilak lehetnek; És a Neptun-szerű objektumok középen, többnyire távolabb vannak. Neptunuszszerű tárgyak ritkán találhatók a háromszögben, ezért ezt a régiót "Neptunusz-sivatagnak" is nevezik.
De a szóban forgó bolygó (a pentagram a képen) azon kevés példák egyike a "Neptunusz-sivatagra". Mivel nagyon közel van a csillagához, nagyon kicsi pályája van, és 0,8 nap alatt kerüli meg a csillagot, ami azt jelenti, hogy egy "év" felette mindössze 19 óráig tart.
Ilyen közel a csillaghoz a bolygó felszíni hőmérséklete nem lehet hideg. Igen, az egyensúlyi hőmérséklete közel 2000 K, ami közel áll egy vörös törpe felszíni hőmérsékletéhez, ezért nevezik Ultra-hot Neptunusnak is. A kérdés tehát az: hogyan képes egy parányi, gáznemű bolygó, amelyet hidrogén és hélium ural, ilyen szélsőséges hőmérsékleten megtartani a légkörét?
Egyes tudósok úgy vélik, hogy a bolygó egy Jupjup méretű óriás lehetett, mielőtt a csillaga megfosztotta volna anyagától, így a teste akkora, mint a Neptunusz. De nehéz egy óriásbolygónak ennyi tömeget veszíteni rövid időn belül csak csillagszelek és forró sütés (könnyű párolgás) hatására. Így a bolygón más utakat is tapasztalhat az anyagkiáramlás, például a Roche Lobe Overflow (RLO).
A Roche-lebeny túlcsordulása itt elsősorban arra a jelenségre utal, hogy amikor egy gázóriásbolygó túl közel kerül a csillaghoz (például belép a csillag Roche-határára), a csillag árapály-ereje hatására a bolygó külső gáza túlterjeszkedik magának a bolygónak a Roche-lebenyén, ami nagy bolygóanyag-veszteséget eredményez.
A bolygó most az óriásbolygóból a sziklás bolygóra való átmenet folyamatában lehet, köszönhetően a csillagsugárzásból származó párolgásnak és az árapály-erők Loche-lebenyének átcsapódásának. Elgondolkodtató, hogy miért olyan lassú a folyamat.
A Monthly Royal Astronomical Transactions folyóiratban 2023 októberében megjelent cikkben a kutatók a bolygó gazdacsillagának röntgensugárzását vizsgálták az XMM-Newton űrteleszkóp segítségével. Azt találták, hogy a csillag valójában sokkal lágyabb, mint amire számítottunk. Nemcsak szokatlanul lassú a forgása, de az általa kibocsátott röntgensugárzás közel sem olyan erős, mint az várható volt, mindössze 15-ször olyan erős, mint társai. Nos, azt hittem, hogy szellemfiú, de nem számítottam arra, hogy gyenge tudós leszek. A gyenge csillagsugárzás lehet az egyik oka annak, hogy a bolygó képes fenntartani a légkört.
A kérdés most az: forró Neptunuszként mi magyarázza 80 százalékos szupermagas albedóját? Naprendszerünk gázbolygóinak legfeljebb 50 százaléka a Jupiter albedója. Ilyen nagy fényvisszaverő képesség mellett valami különlegesnek kell lennie ezen a bolygón, és a légköre rejthet néhány titkot.
Szerencsére a bolygó nincs túl messze (mindössze 264 fényév), és az infravörös képességekkel rendelkező űrteleszkópok segítségével az átviteli spektrumon keresztül láthatjuk, mi van a légkörében.
A csillagászok Spitzer-, Hubble- és Webb-teleszkópokat használtak a bolygó légkörének megfigyelésére. Bizony, a hidrogén és a hélium várható összetétele mellett a légkör szokatlanul sok fémet tartalmaz, több százszor nagyobb mennyiségben, mint a Nap! A spektrum alapos elemzése feltárta, hogy a légkörben lévő felhők valójában szilikátokból álltak.
(* A csillagászatban a hidrogéntől és a héliumtól eltérő elemeket együttesen fémelemeknek nevezik)
A szilikátok alapvetően olyan dolgok, mint a kő, a homok és az üveg, és a sziklás bolygók, mint a Föld, alapvetően szilikátokból állnak. A szilikátok forráspontja az összetételtől függően általában több mint kétezer fok (vagy akár több mint az üveg esetében ezer fok). Tekintettel a bolygó közel 2,000 fokos egyensúlyi hőmérsékletére, valóban elpárologhatna, ha lenne rajta homok. De ez még nem minden. E szilikátok mellett a tudósok azt találták, hogy a felhők fémtitánt is tartalmaznak. Más szóval, a bolygó felszínét "titán homokfelhő" réteg borítja, nem csoda, hogy a visszaverő képesség olyan erős, az egész bolygóval együtt egy nagy tükör.
Képzeld el a környezetet: egy hatalmas tűzgömb lóg az égen, fémgőz felhőkkel körülvéve. Amikor a hőmérséklet hűvösebb, ezek a nehézfémfelhők "esőcseppekké" kondenzálódnak és lehullanak. A folyékony fém ezután magas hőmérsékleten ismét elpárolog, és így tovább.
Rendben, így összefoglalva: miért lehet ez a bolygó a Neptunusz-sivatagban?
1. Bár közel van csillagához, gazdacsillaga nagyon gyenge a röntgensugárzásban, és a csillagszele sem erős;
2. A bolygó légkörének fémtartalma nagyon magas, ami miatt az egész légkör nagyon nehéz és nehezen elfújható;
3. A fémfelhő okozta magas albedó blokkolja a csillag sugárzásának nagy részét, ami megakadályozza a bolygó túlsülését is.
Ezek az okok egyelőre elfogadhatónak tűnnek, de ennek a szuperforró Neptunusznak a rejtélye csak kísérletileg megoldódott. A JWST a jövőben részletesebben is megfigyelheti, abban a reményben, hogy több bizonyíték segít megoldani a rejtélyt.
