Ar uolinė planeta šviesesnė, ar dujų planeta šviesesnė? Ryškiausia Saulės sistemos žvaigždė tiek regimuoju dydžiu, tiek Bondo albedo, žinoma, yra Žemės kaimynė Venera. Kaip planeta, Venera yra daug ryškesnė už tas žvaigždes, mūsų nuomone, ir neabejotinai yra „ryškiausia žvaigždė naktiniame danguje“. Nors ryškiausia mūsų saulės sistemos planeta yra uolėta, to negalima pasakyti apie išorinę saulės sistemą. Ar galite įsivaizduoti pasaulį su metalo garų debesimis ir titano lietumi aplink jį?
„Šviesi mėnulio šviesa prieš miegą, įtariama, kad žemėje šąla“. Žinome, kad nors mėnulis vadinamas mėnulio šviesa, šią šviesą skleidžia ne pats mėnulis, o atspindėta saulės šviesa. Tas pats pasakytina ir apie planetas. Nors mėnulis atrodo šviesus, daugiausia dėl to, kad jis taip arti mūsų, o ne todėl, kad atspindi šviesą. Mėnulio albedas iš tikrųjų yra labai žemas, tik apie 10 proc.
Mažiausiai iš aštuonių Saulės sistemos planetų atspindi Merkurijus, kuriam, kaip ir mėnuliui, trūksta atmosferos, o albedas nesiekia 9 proc. Kitos planetos nėra per daug atspindinčios, jei jos apskritai turi atmosferą. Kaip ir Žemė, jos albedas yra maždaug toks pat kaip ir dujinių planetų, apie 30%. Jupiteris yra šiek tiek didesnis, 50 proc. Tačiau Venera turi aukščiausią albedo. Dėl savo tirštos atmosferos ir unikalių sieros rūgšties debesų Veneros albedas siekia 76 procentus! Taigi galima sakyti, kad Venera yra ryškiausias objektas danguje po saulės ir mėnulio.
Kad planeta būtų „gražiausia“, be savo išvaizdos (aukšto albedo), ji taip pat turi būti pakankamai arti savo žvaigždės. Pavyzdžiui, Venera ne tik nupučia visus savo konkurentus albedo srityje, bet ir yra labai karšta santykyje su saule, tik 0,72 astronominių vienetų atstumu nuo Saulės (3/4 atstumo nuo Žemės). ), nusileidžia tik Merkurijui. Taigi ryškiausia planeta už mūsų saulės sistemos ribų, ji taip pat turi būti labai arti ją priimančios žvaigždės.
2019 m. astronomai aptiko retą planetą, pavadintą LTT 9779 b (TOI-193 b), šalia žvaigždės, esančios už 264 šviesmečių. Pagal tranzito metodą planeta yra labai šviesi, jos albedas siekia 80 procentų, aukštesnis už Venerą. Ir tikrai, jis yra labai arti savo žvaigždės, tik 1/42 atstumo nuo Veneros iki Saulės (0,017 astronominių vienetų). Taip arti šviesos šaltinio ir taip atspindi, galite įsivaizduoti, koks jis turi būti ryškus.
Planeta yra dujinė planeta, turinti 29 Žemės mases ir 4,6 Žemės spindulių. Atsižvelgiant į jo dydį ir tankį, jis priskiriamas Neptūno objektui. Šis objektas yra retas ne dėl to, kad turi aukštą albedo ar dėl to, kad jis yra panašus į Neptaną (trečdalis visų patvirtintų egzoplanetų yra į Neptaną panašūs objektai). Tai reta, nes ji yra per arti savo žvaigždės šeimininkės, kad Neptūno objektas čia apskritai galėtų būti!
Paprastai planetos, skraidančios arti savo žvaigždžių, yra arba didžiuliai dujų milžinai (pvz., „karštieji Jupiteriai“), arba maždaug Žemės dydžio uolinės planetos. Nes jei nesate toks kūno skydas, kaip buvęs, per labai trumpą laiką (tarkime, 100 milijonų metų) jus suvalgys ir nulups žvaigždės, palikdamos mažą kietą šerdį.
Tai ypač aktualu, kai kalbama apie jaunas žvaigždes. Pavyzdžiui, planetą priimanti žvaigždė (LTT 9779), kuri yra maždaug 80 procentų didesnė už mūsų saulę, taip pat yra G sekos žvaigždė. Tačiau palyginti su didingu saulės 4,6 milijardo metų „pusamžiu dėde“, žvaigždė vis dar yra „jaunas vaikinas“, kuriam yra mažiau nei 2 milijardai metų. Susidūrus su jauna žvaigžde, turinčia labai stiprią spinduliuotę, bet kuriai Neptūno dydžio planetai būtų beveik neįmanoma užsifiksuoti savo išorinėje atmosferoje dėl savo gravitacijos. Jo vandenilis ir helis turėjo būti pašalinti, paliekant pliką uolų šerdį.
Žiūrėkite tiesiai į planetos spindulio ir orbitos periodo grafiką, jo ordinatė yra planetos spindulys (vienetas: Žemės spindulys), o jo abscisė yra orbitos periodas (vienetas: diena). Matyti, kad visai arti žvaigždės (orbitos periodas labai trumpas) iš esmės yra planetos, vieną ar du kartus didesnės už Žemės spindulį; Šiek tiek didesniais atstumais dideli dujų milžinai gali būti stabilūs; Ir į Neptūną panašūs objektai viduryje, jie dažniausiai yra toliau. Į Neptūną panašūs objektai trikampyje aptinkami retai, todėl šis regionas dar vadinamas „Neptūno dykuma“.
Tačiau minima planeta (pentagrama paveikslėlyje) yra vienas iš nedaugelio „Neptūno dykumos“ pavyzdžių. Kadangi ji yra taip arti savo žvaigždės, jos orbita yra labai maža, aplink žvaigždę per 0.8 dienas, o tai reiškia, kad „metai“ virš jos trunka tik 19 valandų.
Taip arti žvaigždės planetos paviršiaus temperatūra neturi būti vėsi. Taip, jo pusiausvyros temperatūra yra beveik 2000 K, tai yra artima raudonosios nykštukės paviršiaus temperatūrai, todėl ji taip pat vadinama itin karštu Neptūnu. Taigi kyla klausimas: kaip mažytė dujinė planeta, kurioje dominuoja vandenilis ir helis, gali išlaikyti savo atmosferą tokioje ekstremalioje temperatūroje?
Kai kurie mokslininkai spėja, kad planeta galėjo būti Jupjupo dydžio milžinas, prieš tai, kai žvaigždė iš jos atėmė medžiagą, todėl jos kūnas buvo Neptūno dydžio. Tačiau milžiniškai planetai sunku prarasti tiek daug masės per trumpą laiką vien dėl žvaigždžių vėjų ir karšto kepimo (lengvo garavimo). Taigi planeta taip pat gali patirti kitus medžiagos ištekėjimo būdus, pvz., Roche Lobe Overflow (RLO).
Roche skilties perpildymas čia daugiausia reiškia reiškinį, kai dujų milžinė planeta per daug priartėja prie žvaigždės (pvz., patenka į Roche žvaigždės ribą), veikiama žvaigždės potvynio jėgos, išorinės planetos dujos. plečiasi už pačios planetos Roche skilties, todėl prarandama daug planetinės medžiagos.
Dėl žvaigždžių spinduliuotės išgaravimo ir potvynio jėgų išsiliejusio Loche skilties derinio planeta dabar gali pereiti iš milžiniškos planetos į uolėtą. Tiesiog glumina, kodėl procesas toks lėtas.
Straipsnyje, paskelbtame 2023 m. spalį žurnale Monthly Royal Astronomical Transactions, mokslininkai tyrė rentgeno spindulius iš planetos žvaigždės, naudojant XMM-Newton kosminį teleskopą. Jie nustatė, kad žvaigždė iš tikrųjų buvo daug švelnesnė, nei tikėjomės. Jis ne tik neįprastai lėtai sukasi, bet ir jo skleidžiami rentgeno spinduliai nėra beveik tokie stiprūs, kaip tikėtasi, tik 15 kartų stipresni už jo bendraamžius. Na, aš maniau, kad jis dvasios berniukas, bet nesitikėjau, kad būsiu silpnas mokslininkas. Silpna žvaigždžių spinduliuotė gali būti viena iš priežasčių, kodėl planeta gali išlaikyti atmosferą.
Dabar kyla klausimas: kaip karštas Neptūnas, kas paaiškina jo 80 procentų itin aukštą albedo kiekį? Dujinės planetos mūsų saulės sistemoje geriausiu atveju turi 50 procentų Jupiterio albedo. Turint tokį didelį atspindį, šioje planetoje turi būti kažkas ypatingo, o jos atmosfera gali slepti kai kurias paslaptis.
Laimei, planeta nėra per toli (tik 264 šviesmečiai), o infraraudonųjų spindulių galimybes turinčių kosminių teleskopų pagalba per perdavimo spektrą galime pamatyti, kas yra jos atmosferoje.
Astronomai naudojo Spitzerio, Hablo ir Webb teleskopus, kad stebėtų planetos atmosferą. Tikrai, be numatomos vandenilio ir helio sudėties, atmosferoje yra neįprastai daug metalų, šimtus kartų daugiau nei saulėje! Kruopšti spektro analizė atskleidė, kad atmosferoje esantys debesys iš tikrųjų buvo sudaryti iš silikatų.
(* Astronomijoje kiti elementai nei vandenilis ir helis bendrai vadinami metaliniais elementais)
Silikatai iš esmės yra tokie dalykai kaip akmuo, smėlis ir stiklas, o uolinės planetos, tokios kaip Žemė, iš esmės yra pagamintos iš silikatų. Priklausomai nuo sudėties, silikatų virimo temperatūra paprastai yra daugiau nei du tūkstančiai laipsnių (arba net daugiau nei tūkstantis laipsnių stiklui). Turint omenyje beveik 2,000 laipsnių pusiausvyros planetos temperatūrą, ji tikrai gali išgaruoti, jei ant jos būtų smėlio. Bet tai dar ne viskas. Be šių silikatų, mokslininkai nustatė, kad debesyse taip pat yra metalo titano. Kitaip tariant, planetos paviršius padengtas „titano smėlio debesies“ sluoksniu, nenuostabu, kad atspindžio gebėjimas yra toks stiprus, kartu su visa planeta yra didelis veidrodis.
Įsivaizduokite aplinką: danguje kabantis didžiulis ugnies kamuolys, kurį supa metalo garų debesys. Kai temperatūra vėsesnė, šie sunkiųjų metalų debesys kondensuojasi į „lietaus lašus“ ir krenta. Tada skystas metalas vėl išgarinamas aukštoje temperatūroje ir pan.
Gerai, apibendrinant: kodėl ši planeta galėjo būti Neptūno dykumoje?
1. Nors ji yra arti savo žvaigždės, jos šeimininkė yra labai silpna rentgeno spinduliuose ir jos žvaigždės vėjas nėra stiprus;
2. Planetos atmosferoje yra labai daug metalų, todėl visa jos atmosfera yra labai sunki ir sunkiai išpučiama;
3. Metalinio debesies sukeltas aukštas albedas blokuoja didžiąją dalį žvaigždės spinduliuotės, o tai taip pat neleidžia planetai perkepti.
Šios priežastys kol kas atrodo įtikinamos, tačiau šio itin karšto Neptūno paslaptis išspręsta tik preliminariai. Ateityje JWST gali jį išsamiau stebėti, tikėdamasis, kad daugiau įrodymų padės išspręsti paslaptį.
