Je jasnější kamenná planeta nebo jasnější plynná planeta? Nejjasnější hvězdou ve sluneční soustavě, pokud jde o zdánlivou velikost i Bondovo albedo, je samozřejmě sousedka Země Venuše. Jako planeta je Venuše mnohem jasnější než tyto hvězdy z našeho pohledu a je rozhodně „nejjasnější hvězdou na noční obloze“. Zatímco nejjasnější planeta v naší sluneční soustavě je kamenná, totéž nelze říci o vnější sluneční soustavě. Dokážete si představit svět s mraky kovových par a titanovým deštěm kolem?
"Jasné měsíční světlo před spaním, podezření na mráz na zemi." Víme, že ačkoli se Měsíc nazývá měsíční světlo, toto světlo nevyzařuje samotný Měsíc, ale odražené sluneční světlo. Totéž platí pro planety. Přestože Měsíc vypadá jasně, je to z velké části proto, že je tak blízko nás, ne proto, že odráží světlo. Albedo měsíce je ve skutečnosti velmi nízké, jen asi 10 procent.
Nejméně reflektivní z osmi planet sluneční soustavy je Merkur, který stejně jako Měsíc postrádá atmosféru s albedem nižším než 9 procent. Jiné planety nejsou příliš reflexní, pokud vůbec mají atmosféru. Stejně jako Země je její albedo přibližně stejné jako u plynných planet, kolem 30 %. Jupiter je o něco větší, o 50 procent. Ale Venuše má nejvyšší albedo. Díky své husté atmosféře a jedinečným oblakům kyseliny sírové má Venuše albedo 76 procent! Dá se tedy říci, že Venuše je po Slunci a Měsíci nejjasnějším objektem na obloze.
Aby byla planeta „nejhezčí“, musí být kromě vzhledu (vysoké albedo) také dostatečně blízko své hvězdy. Například Venuše nejenže odfoukne všechny své konkurenty v albedu, ale je také ve velmi horkém vztahu se Sluncem, pouhých 0,72 astronomických jednotek daleko od Slunce (3/4 vzdálenosti od Země ), druhý po Merkuru. Takže nejjasnější planeta mimo naši sluneční soustavu musí být také velmi blízko své hostitelské hvězdě.
V roce 2019 astronomové objevili vzácnou planetu s názvem LTT 9779 b (TOI-193 b) vedle hvězdy vzdálené 264 světelných let. Podle tranzitní metody je planeta velmi jasná, s albedem 80 procent, vyšším než Venuše. A jistě, je velmi blízko své hostitelské hvězdě, pouze 1/42 vzdálenosti od Venuše ke Slunci (0,017 astronomické jednotky). Tak blízko ke zdroji světla a tak odrazivé, že si dokážete představit, jak jasné to musí být.
Planeta je plynná planeta s 29 hmotnostmi Země a 4,6 zemskými poloměry. Vzhledem ke své velikosti a hustotě je klasifikován jako objekt Neptun. Tento objekt je vzácný ne proto, že by měl vysoké albedo nebo proto, že by se jednalo o objekt podobný Neptanu (třetina všech potvrzených exoplanet jsou objekty podobné Neptanu). Je to vzácné, protože je příliš blízko své hostitelské hvězdě na to, aby zde nějaký objekt Neptunu vůbec byl!
Normálně jsou planety, které létají blízko svých hvězd, buď obrovské plynné obry (například „horké Jupitery“) nebo kamenné planety o velikosti Země. Protože pokud nejste masový štít jako ten první, hvězdy vás sežerou a svléknou během velmi krátké doby (řekněme 100 milionů let), takže vám zůstane malé pevné jádro.
To platí zejména, pokud jde o mladé hvězdy. Například hostitelská hvězda planety (LTT 9779), která je asi 80 procent velikosti našeho Slunce, je také hvězdou G-sekvence. Ale ve srovnání se slunečním majestátním 4,6 miliardy let starým „strýcem středního věku“ je hvězda stále „mladý muž“, který je mladší než 2 miliardy let. Při střetu s mladou hvězdou s velmi silným zářením by bylo téměř nemožné, aby se jakákoli planeta velikosti Neptunu uzamkla ve své vnější atmosféře vlastní gravitací. Jeho vodík a helium měly být odstraněny a zbylo z něj holé kamenné jádro.
Podívejte se přímo na graf planetárního poloměru a oběžné doby, jeho pořadnice je planetární poloměr (jednotka: poloměr Země) a jeho úsečka je oběžná doba (jednotka: den). Je vidět, že velmi blízko hvězdy (oběžná doba je velmi krátká) se v zásadě nacházejí planety s poloměrem jeden nebo dvakrát větší než je poloměr Země; Na o něco větší vzdálenosti mohou být velcí plynní obři stabilní; A objekty podobné Neptunu uprostřed, jsou většinou dál. Objekty podobné Neptunu se v trojúhelníku vyskytují jen zřídka, proto je tato oblast známá také jako „neptunská poušť“.
Ale dotyčná planeta (pentagram na obrázku) je jedním z mála příkladů „neptunské pouště“. Protože je tak blízko své hvězdy, má velmi malou oběžnou dráhu a oběhne kolem hvězdy za 0,8 dne, což znamená, že „rok“ nad ní trvá pouze 19 hodin.
V této blízkosti hvězdy nesmí být povrchová teplota planety nízká. Ano, jeho rovnovážná teplota je téměř 2000 K, což je blízko k povrchové teplotě červeného trpaslíka, takže se také nazývá ultra horký Neptun. Otázka tedy zní: jak může malá, plynná planeta, které dominuje vodík a helium, udržet svou atmosféru při tak extrémních teplotách?
Někteří vědci spekulovali, že planeta mohla být obrem velikosti Jupjup, než ji její hvězda zbavila materiálu a zanechala jí tělo velikosti Neptunu. Ale pro obří planetu je těžké ztratit tolik hmoty v krátkém časovém období pouze s hvězdnými větry a horkým pečením (lehkým vypařováním). Takže planeta může také zažívat jiné způsoby odtékání materiálu, jako je Roche Lobe Overflow (RLO).
Rocheův lalok přetečení se zde týká hlavně jevu, že když se plynná obří planeta dostane příliš blízko ke hvězdě (jako je vstup do Rocheovy hranice hvězdy), působením slapové síly hvězdy se vnější plyn planety expanduje za Rocheův lalok samotné planety, což má za následek velkou ztrátu planetárního materiálu.
Planeta může být nyní v procesu přechodu z obří planety na kamennou, a to díky kombinaci vypařování z hvězdného záření a přelévání laloku jezera Loche ze slapových sil. Jen proč je proces tak pomalý, bylo záhadou.
V článku publikovaném v říjnu 2023 v časopise Monthly Royal Astronomical Transactions vědci zkoumali rentgenové záření z hostitelské hvězdy planety pomocí vesmírného dalekohledu XMM-Newton. Zjistili, že hvězda je ve skutečnosti mnohem měkčí, než jsme čekali. Nejen, že má neobvykle pomalou rotaci, ale rentgenové záření, které vydává, není zdaleka tak silné, jak se očekávalo, pouze 15krát silnější než jeho vrstevníci. Myslel jsem, že je to duch, ale nečekal jsem, že budu slabý učenec. Slabé hvězdné záření může být jedním z důvodů, proč je planeta schopna udržet atmosféru.
Nyní je otázkou: co jako horkého Neptuna vysvětluje jeho 80 procent supervysoké albedo? Plynné planety v naší sluneční soustavě mají přinejlepším 50 procent albeda Jupitera. S tak vysokou odrazivostí musí být na této planetě něco zvláštního a její atmosféra může skrývat některá tajemství.
Planeta naštěstí není příliš daleko (jen 264 světelných let) a pomocí vesmírných dalekohledů s infračervenými schopnostmi můžeme vidět, co je v její atmosféře prostřednictvím přenosového spektra.
Astronomové použili k pozorování atmosféry planety dalekohledy Spitzer, Hubble a Webb. Jistě, kromě očekávaného složení vodíku a helia je v atmosféře neobvykle vysoký obsah kovů, stokrát více než Slunce! Pečlivá analýza spektra odhalila, že mraky v atmosféře byly ve skutečnosti vyrobeny z křemičitanů.
(* V astronomii se prvky jiné než vodík a helium společně označují jako kovové prvky)
Silikáty jsou v podstatě věci jako kámen, písek a sklo a kamenné planety jako Země jsou v podstatě vyrobeny z křemičitanů. V závislosti na složení je bod varu silikátů obecně více než dva tisíce stupňů (nebo dokonce více než tisíc stupňů u skla). Vzhledem k rovnovážné teplotě planety téměř 2,000 stupňů by se skutečně mohla vypařit, pokud by na ní byl nějaký písek. Ale to není vše. Kromě těchto silikátů vědci zjistili, že mraky obsahují také kov titan. Jinými slovy, povrch planety je pokryt vrstvou „titanového pískového mraku“, není divu, že schopnost odrazu je tak silná, spolu s celou planetou je velkým zrcadlem.
Představte si prostředí: obrovská ohnivá koule visící na obloze obklopená oblaky kovových par. Když je teplota nižší, tyto těžké kovové mraky kondenzují do "dešťových kapek" a padají. Tekutý kov se pak znovu odpaří při vysokých teplotách a tak dále.
Dobře, abych to shrnul: proč by tato planeta mohla být v Neptunské poušti?
1. Přestože je blízko své hvězdy, její hostitelská hvězda je velmi slabá v rentgenovém záření a její hvězdný vítr není silný;
2. Obsah kovů v atmosféře planety je velmi vysoký, což činí celou atmosféru velmi těžkou a těžko ji odfouknout;
3. Vysoké albedo způsobené kovovým mrakem blokuje většinu záření hvězdy, což také zabraňuje přepálení planety.
Tyto důvody se zatím zdají věrohodné, ale záhada tohoto superžhavého Neptunu je vyřešena pouze předběžně. V budoucnu to může být podrobněji pozorováno JWST v naději, že další důkazy pomohou záhadu vyřešit.
