Je jasnejšia kamenná planéta alebo jasnejšia plynná planéta? Najjasnejšia hviezda v slnečnej sústave, čo sa týka zdanlivej magnitúdy aj Bondovho albeda, je samozrejme sused Zeme Venuša. Ako planéta je Venuša oveľa jasnejšia ako tieto hviezdy z nášho pohľadu a je určite „najjasnejšou hviezdou na nočnej oblohe“. Zatiaľ čo najjasnejšia planéta v našej slnečnej sústave je kamenná, to isté sa nedá povedať o vonkajšej slnečnej sústave. Viete si predstaviť svet s oblakmi kovových pár a titánovým dažďom okolo?
"Jasné mesačné svetlo pred spaním, podozrenie na mráz na zemi." Vieme, že hoci sa mesiac nazýva mesačné svetlo, toto svetlo nevyžaruje samotný mesiac, ale odráža slnečné svetlo. To isté platí pre planéty. Hoci Mesiac vyzerá jasne, je to z veľkej časti preto, že je tak blízko nás, nie preto, že odráža svetlo. Albedo mesiaca je v skutočnosti veľmi nízke, len asi 10 percent.
Najmenej odrážajúci z ôsmich planét slnečnej sústavy je Merkúr, ktorému rovnako ako Mesiacu chýba atmosféra, s albedom nižším ako 9 percent. Ostatné planéty nie sú príliš reflexné, ak vôbec majú atmosféru. Rovnako ako Zem, jej albedo je približne rovnaké ako albedo plynných planét, okolo 30 %. Jupiter je o niečo väčší, o 50 percent. Ale Venuša má najvyššie albedo. Vďaka svojej hustej atmosfére a jedinečným oblakom kyseliny sírovej má Venuša albedo 76 percent! Dá sa teda povedať, že Venuša je po Slnku a Mesiaci najjasnejším objektom na oblohe.
Aby bola planéta „najkrajšia“, musí byť okrem vzhľadu (vysoké albedo) aj dostatočne blízko svojej hviezdy. Napríklad Venuša nielenže odfúkne všetkých svojich konkurentov v albede, ale je tiež vo veľmi horúcom vzťahu so Slnkom, len 0.72 astronomických jednotiek od Slnka (3/4 vzdialenosti od Zeme ), druhý po Merkúre. Takže najjasnejšia planéta mimo našej slnečnej sústavy musí byť tiež veľmi blízko svojej hostiteľskej hviezdy.
V roku 2019 astronómovia objavili vzácnu planétu s názvom LTT 9779 b (TOI-193 b) vedľa hviezdy vzdialenej 264 svetelných rokov. Podľa tranzitnej metódy je planéta veľmi jasná, s albedom 80 percent, vyšším ako Venuša. A skutočne, je veľmi blízko svojej hostiteľskej hviezdy, iba 1/42 vzdialenosti od Venuše k Slnku (0,017 astronomických jednotiek). Tak blízko zdroja svetla a tak reflexné, že si viete predstaviť, aké jasné musí byť.
Planéta je plynná planéta s 29 hmotnosťami Zeme a 4,6 zemskými polomermi. Vzhľadom na svoju veľkosť a hustotu je klasifikovaný ako objekt Neptúna. Tento objekt je vzácny nie preto, že by mal vysoké albedo, alebo preto, že by išlo o objekt podobný Neptánu (tretina všetkých potvrdených exoplanét sú objekty podobné Neptánu). Je to zriedkavé, pretože je príliš blízko svojej hostiteľskej hviezdy na to, aby tu nejaký objekt Neptúna vôbec bol!
Normálne sú planéty, ktoré lietajú blízko svojich hviezd, buď obrovské plynné obry (napríklad „horúce Jupitery“) alebo kamenné planéty o veľkosti Zeme. Pretože ak nie ste telesný štít ako ten prvý, hviezdy vás zožerú a vyzlečú vo veľmi krátkom čase (povedzme 100 miliónov rokov), čím vám zostane malé pevné jadro.
Platí to najmä v prípade mladých hviezd. Napríklad hostiteľská hviezda planéty (LTT 9779), ktorá má asi 80 percent veľkosti nášho Slnka, je tiež hviezda G-sekvencie. Ale v porovnaní s majestátnym „strýkom v strednom veku“ na slnku, ktorý má 4,6 miliardy rokov, je hviezda stále „mladý chlapec“, ktorý má menej ako 2 miliardy rokov. Pri konfrontácii s mladou hviezdou s veľmi silným žiarením by bolo takmer nemožné, aby sa akákoľvek planéta veľkosti Neptúna uzamkla vo svojej vonkajšej atmosfére vlastnou gravitáciou. Jeho vodík a hélium mali byť odstránené a zostalo mu holé skalnaté jadro.
Pozrite sa priamo na graf planetárneho polomeru a obežnej doby, jeho ordináta je planetárny polomer (jednotka: polomer Zeme) a jeho úsečka je obežná doba (jednotka: deň). Je vidieť, že veľmi blízko hviezdy (obežná doba je veľmi krátka) sa v podstate nachádzajú planéty s polomerom jeden alebo dvakrát väčší ako je polomer Zeme; V o niečo väčších vzdialenostiach môžu byť veľké plynové obry stabilné; A objekty podobné Neptúnu v strede, tie sú väčšinou ďalej. Objekty podobné Neptúnu sa v trojuholníku nachádzajú len zriedka, preto je táto oblasť známa aj ako „neptúnska púšť“.
Ale predmetná planéta (pentagram na obrázku) je jedným z mála príkladov „neptúnskej púšte“. Pretože je tak blízko svojej hviezdy, má veľmi malú obežnú dráhu a obehne okolo hviezdy za 0,8 dní, čo znamená, že „rok“ nad ňou trvá iba 19 hodín.
V tejto blízkosti hviezdy nesmie byť povrchová teplota planéty nízka. Áno, jeho rovnovážna teplota je takmer 2000 K, čo je blízko k povrchovej teplote červeného trpaslíka, preto sa nazýva aj ultra horúci Neptún. Otázka teda znie: ako sa môže malá, plynná planéta, ktorej dominuje vodík a hélium, udržať vo svojej atmosfére pri takých extrémnych teplotách?
Niektorí vedci špekulovali, že planéta mohla byť obrom veľkosti Jupjup predtým, ako ju hviezda zbavila materiálu a zostalo jej telo veľkosti Neptúna. Ale pre obrovskú planétu je ťažké stratiť toľko hmoty v krátkom časovom období len s hviezdnym vetrom a horúcim pečením (ľahkým vyparovaním). Planéta teda môže zažívať aj iné spôsoby úniku materiálu, ako je Roche Lobe Overflow (RLO).
Pretečenie laloku Roche sa tu týka hlavne javu, že keď sa plynná obria planéta dostane príliš blízko k hviezde (napríklad vstúpi do Rocheovho limitu hviezdy), pôsobením slapovej sily hviezdy vonkajší plyn planéty expanduje za Rocheov lalok samotnej planéty, čo má za následok veľkú stratu planetárneho materiálu.
Planéta môže byť teraz v procese prechodu z obrovskej planéty na skalnatú, a to vďaka kombinácii vyparovania z hviezdneho žiarenia a preliatia laloku Loche zo slapových síl. Už len to, prečo je tento proces taký pomalý, je záhadné.
V článku publikovanom v októbri 2023 v časopise Monthly Royal Astronomical Transactions vedci skúmali röntgenové lúče z hostiteľskej hviezdy planéty pomocou vesmírneho teleskopu XMM-Newton. Zistili, že hviezda je v skutočnosti oveľa mäkšia, ako sme očakávali. Nielenže má nezvyčajne pomalú rotáciu, ale aj röntgenové lúče, ktoré vyžaruje, nie sú ani zďaleka také silné, ako sa očakávalo, iba 15-krát silnejšie ako jeho rovesníci. Myslel som si, že je to duch, ale nečakal som, že budem slabý učenec. Slabé hviezdne žiarenie môže byť jedným z dôvodov, prečo je planéta schopná udržať atmosféru.
Teraz otázka znie: čo ako horúci Neptún vysvetľuje jeho 80 percent supervysoké albedo? Plynové planéty v našej slnečnej sústave majú prinajlepšom 50 percent albeda Jupitera. S takou vysokou odrazivosťou musí byť na tejto planéte niečo zvláštne a jej atmosféra môže skrývať nejaké tajomstvá.
Našťastie planéta nie je príliš ďaleko (len 264 svetelných rokov) a pomocou vesmírnych teleskopov s infračervenými schopnosťami môžeme cez prenosové spektrum vidieť, čo sa nachádza v jej atmosfére.
Astronómovia použili na pozorovanie atmosféry planéty teleskopy Spitzer, Hubble a Webb. Samozrejme, okrem očakávaného zloženia vodíka a hélia má atmosféra nezvyčajne vysoký obsah kovov, stokrát viac ako slnko! Starostlivá analýza spektra odhalila, že oblaky v atmosfére boli v skutočnosti vyrobené z kremičitanov.
(* V astronómii sú prvky iné ako vodík a hélium súhrnne označované ako kovové prvky)
Silikáty sú v podstate veci ako kameň, piesok a sklo a skalnaté planéty ako Zem sú v podstate vyrobené z kremičitanov. V závislosti od zloženia je teplota varu kremičitanov vo všeobecnosti viac ako dvetisíc stupňov (alebo dokonca viac ako tisíc stupňov pre sklo). Vzhľadom na rovnovážnu teplotu planéty takmer 2,{1}} stupňov by sa skutočne mohla vypariť, ak by na nej bol nejaký piesok. To však nie je všetko. Vedci okrem týchto kremičitanov zistili, že oblaky obsahujú aj kov titán. Inými slovami, povrch planéty je pokrytý vrstvou „titanového pieskového oblaku“, niet divu, že schopnosť odrazu je taká silná, spolu s celou planétou je veľkým zrkadlom.
Predstavte si prostredie: obrovská ohnivá guľa visiaca na oblohe, obklopená oblakmi kovových pár. Keď je teplota nižšia, tieto oblaky ťažkých kovov kondenzujú do „dažďových kvapiek“ a padajú. Tekutý kov sa potom opäť odparí pri vysokých teplotách atď.
Dobre, aby som to zhrnul: prečo by táto planéta mohla byť v Neptúnovej púšti?
1. Hoci je blízko svojej hviezdy, jej hostiteľská hviezda je veľmi slabá v röntgenových lúčoch a jej hviezdny vietor nie je silný;
2. Obsah kovov v atmosfére planéty je veľmi vysoký, čo spôsobuje, že celá jej atmosféra je veľmi ťažká a ťažko sa dá odfúknuť;
3. Vysoké albedo spôsobené kovovým mrakom blokuje väčšinu žiarenia hviezdy, čo tiež zabraňuje prepáleniu planéty.
Tieto dôvody sa zatiaľ zdajú byť pravdepodobné, no záhada tohto super horúceho Neptúna je vyriešená len predbežne. V budúcnosti to môže JWST pozorovať podrobnejšie v nádeji, že viac dôkazov pomôže vyriešiť záhadu.
