Adakah planet berbatu lebih cerah atau planet gas lebih cerah? Bintang paling terang dalam sistem suria, dari segi kedua-dua magnitud jelas dan Bond albedo, sudah tentu adalah jiran Bumi Venus. Sebagai sebuah planet, Zuhrah jauh lebih terang daripada bintang-bintang pada pandangan kami, dan pastinya "bintang paling terang di langit malam." Walaupun planet paling terang dalam sistem suria kita adalah berbatu, perkara yang sama tidak boleh dikatakan untuk sistem suria luar. Bolehkah anda bayangkan dunia dengan awan wap logam dan hujan titanium di sekelilingnya?
"Cahaya bulan terang sebelum tidur, disyaki fros di atas tanah". Kita tahu bahawa walaupun bulan dipanggil cahaya bulan, cahaya ini tidak dipancarkan oleh bulan itu sendiri, tetapi memantulkan cahaya matahari. Begitu juga dengan planet. Walaupun bulan kelihatan cerah, itu sebahagian besarnya kerana ia sangat dekat dengan kita, bukan kerana ia memantulkan cahaya. Albedo bulan sebenarnya sangat rendah, hanya kira-kira 10 peratus.
Yang paling tidak mencerminkan lapan planet sistem suria ialah Utarid, yang, seperti bulan, tidak mempunyai atmosfera, dengan albedo kurang daripada 9 peratus. Planet lain tidak terlalu mencerminkan jika mereka mempunyai atmosfera sama sekali. Seperti Bumi, albedonya hampir sama dengan planet gas, sekitar 30%. Musytari lebih besar sedikit, 50 peratus. Tetapi Venus mempunyai albedo tertinggi. Terima kasih kepada suasana tebal dan awan asid sulfurik yang unik, Zuhrah mempunyai albedo sebanyak 76 peratus! Jadi boleh dikatakan Zuhrah adalah objek paling terang di langit selepas matahari dan bulan.
Agar planet menjadi "tercantik", selain penampilannya (albedo tinggi), ia juga mesti cukup dekat dengan bintangnya. Zuhrah, sebagai contoh, bukan sahaja menarik perhatian semua pesaingnya di albedo, tetapi ia juga mempunyai hubungan yang sangat panas dengan matahari, hanya 0.72 unit astronomi dari Matahari (3/4 daripada jarak dari Bumi ), kedua selepas Mercury. Jadi planet paling terang di luar sistem suria kita, ia juga mesti sangat dekat dengan bintang tuan rumahnya.
Dalam 2019, ahli astronomi menemui planet nadir yang dipanggil LTT 9779 b (TOI-193 b) bersebelahan dengan bintang yang berjarak 264 tahun cahaya. Mengikut kaedah transit, planet ini sangat terang, dengan albedo 80 peratus, lebih tinggi daripada Zuhrah. Dan pastinya, ia sangat hampir dengan bintang tuan rumahnya, hanya 1/42 daripada jarak dari Zuhrah ke Matahari (0.017 unit astronomi). Begitu dekat dengan sumber cahaya dan sangat reflektif, anda boleh bayangkan betapa terangnya ia.
Planet ini ialah planet gas dengan 29 jisim Bumi dan 4.6 jejari Bumi. Memandangkan saiz dan ketumpatannya, ia dikelaskan sebagai objek Neptunus. Objek ini jarang berlaku bukan kerana ia mempunyai albedo tinggi atau kerana ia adalah objek seperti Neptane (satu pertiga daripada semua exoplanet yang disahkan adalah objek seperti Neptane). Ia jarang berlaku kerana ia terlalu dekat dengan bintang hosnya untuk objek Neptun berada di sini sama sekali!
Biasanya, planet yang terbang dekat dengan bintangnya adalah sama ada gergasi gas besar (seperti "Musytari panas") atau planet berbatu sebesar Bumi. Kerana jika anda bukan perisai daging seperti yang pertama, anda akan dimakan dan dilucutkan oleh bintang dalam masa yang sangat singkat (katakan, 100 juta tahun), meninggalkan anda dengan teras pepejal yang kecil.
Ini benar terutamanya apabila ia berkaitan dengan bintang muda. Sebagai contoh, bintang tuan rumah planet (LTT 9779), iaitu kira-kira 80 peratus saiz matahari kita, juga merupakan bintang jujukan G. Tetapi jika dibandingkan dengan "bapak saudara pertengahan umur" matahari yang berusia 4.6 bilion tahun, bintang itu masih "lelaki muda" berumur kurang daripada 2 bilion tahun. Apabila berhadapan dengan bintang muda dengan sinaran yang sangat kuat, hampir mustahil bagi mana-mana planet sebesar Neptunus untuk mengunci atmosfera luarnya dengan gravitinya sendiri. Hidrogen dan heliumnya sepatutnya telah dilucutkan, meninggalkannya dengan teras berbatu kosong.
Lihat terus pada graf jejari planet dan tempoh orbit, ordinatnya ialah jejari planet (unit: jejari Bumi), dan absisnya ialah tempoh orbit (unit: hari). Ia boleh dilihat bahawa sangat dekat dengan bintang (tempoh orbit adalah sangat singkat), pada asasnya terdapat planet satu atau dua kali jejari Bumi; Pada jarak yang lebih besar sedikit, gergasi gas besar boleh menjadi stabil; Dan objek seperti Neptune di tengah, mereka kebanyakannya lebih jauh. Objek seperti Neptun jarang ditemui di segi tiga, jadi wilayah ini juga dikenali sebagai "padang pasir Neptun."
Tetapi planet yang dimaksudkan (pentagram dalam gambar) adalah salah satu daripada beberapa contoh "padang pasir Neptune." Kerana ia sangat hampir dengan bintangnya, ia mempunyai orbit yang sangat kecil, mengelilingi bintang dalam 0.8 hari, yang bermaksud bahawa "tahun" di atasnya hanya bertahan selama 19 jam.
Dekat dengan bintang ini, suhu permukaan planet mestilah tidak sejuk. Ya, suhu keseimbangannya adalah hampir 2000K, yang hampir dengan suhu permukaan kerdil merah, jadi ia juga dipanggil Ultra-hot Neptune. Jadi persoalannya ialah: bagaimanakah planet gas yang kecil, yang dikuasai oleh hidrogen dan helium, dapat bertahan pada atmosferanya pada suhu yang melampau?
Sesetengah saintis telah membuat spekulasi bahawa planet itu mungkin gergasi bersaiz Jupjup sebelum dilucutkan bahannya oleh bintangnya, meninggalkannya dengan badan sebesar Neptun. Tetapi sukar untuk planet gergasi kehilangan jisim sebanyak itu dalam tempoh yang singkat dengan angin bintang dan penaik panas (penyejatan ringan) sahaja. Jadi planet ini mungkin juga mengalami cara lain untuk mengalirkan bahan, seperti Roche Lobe Overflow (RLO).
Limpahan lobus Roche di sini terutamanya merujuk kepada fenomena apabila planet gergasi gas terlalu dekat dengan bintang (seperti memasuki had Roche bintang), di bawah tindakan daya pasang surut bintang, gas luar planet mengembang melepasi lobus Roche planet itu sendiri, mengakibatkan kehilangan besar bahan planet.
Planet itu kini mungkin dalam proses peralihan daripada planet gergasi kepada planet berbatu, terima kasih kepada gabungan penyejatan daripada sinaran bintang dan limpahan lobus Loche daripada daya pasang surut. Mengapa prosesnya begitu perlahan telah membingungkan.
Dalam makalah yang diterbitkan pada Oktober 2023 dalam jurnal Monthly Royal Astronomical Transactions, penyelidik melihat sinar-X dari bintang hos planet menggunakan teleskop angkasa XMM-Newton. Mereka mendapati bahawa bintang itu sebenarnya lebih lembut daripada yang kita jangkakan. Ia bukan sahaja mempunyai putaran yang luar biasa perlahan, tetapi sinar-X yang dipancarkannya tidak sekuat yang dijangkakan, hanya 15 kali lebih kuat daripada rakan-rakannya. Yalah, saya fikir dia seorang budak roh, tetapi saya tidak menyangka menjadi seorang ulama yang lemah. Sinaran bintang yang lemah mungkin menjadi salah satu sebab planet ini dapat mengekalkan atmosfera.
Sekarang persoalannya ialah: sebagai Neptun yang panas, apakah yang menjelaskan albedo superhigh 80 peratusnya? Planet gas dalam sistem suria kita mempunyai, paling baik, 50 peratus albedo Musytari. Dengan pemantulan yang begitu tinggi, pasti ada sesuatu yang istimewa tentang planet ini, dan atmosferanya mungkin menyembunyikan beberapa rahsia.
Nasib baik, planet ini tidak terlalu jauh (hanya 264 tahun cahaya), dan dengan bantuan teleskop angkasa dengan keupayaan inframerah, kita boleh melihat apa yang ada di atmosferanya melalui spektrum penghantaran.
Ahli astronomi menggunakan teleskop Spitzer, Hubble dan Webb untuk memerhatikan atmosfera planet. Sudah tentu, sebagai tambahan kepada komposisi hidrogen dan helium yang diharapkan, atmosfera mempunyai kandungan logam yang luar biasa, ratusan kali lebih banyak daripada matahari! Analisis spektrum yang teliti mendedahkan bahawa awan di atmosfera sebenarnya diperbuat daripada silikat.
(* Dalam astronomi, unsur selain hidrogen dan helium secara kolektif dirujuk sebagai unsur logam)
Silikat pada dasarnya adalah benda seperti batu, pasir, dan kaca, dan planet berbatu seperti Bumi pada asasnya diperbuat daripada silikat. Bergantung pada komposisi, takat didih silikat biasanya lebih daripada dua ribu darjah (atau lebih daripada seribu darjah untuk kaca). Memandangkan suhu keseimbangan planet hampir 2,000 darjah, ia benar-benar boleh diwap jika ia mempunyai sebarang pasir di atasnya. Tetapi bukan itu sahaja. Sebagai tambahan kepada silikat ini, saintis telah mendapati bahawa awan juga mengandungi titanium logam. Dalam erti kata lain, permukaan planet ini ditutup dengan lapisan "awan pasir titanium", tidak hairanlah keupayaan pantulan begitu kuat, bersama-sama dengan seluruh planet adalah cermin besar.
Bayangkan persekitaran: bola api besar tergantung di langit, dikelilingi oleh awan wap logam. Apabila suhu lebih sejuk, awan logam berat ini terpeluwap menjadi "titisan hujan" dan jatuh. Logam cecair kemudiannya disejat semula pada suhu tinggi, dan seterusnya.
Ok, jadi untuk meringkaskan: kenapa planet ini boleh berada di padang pasir Neptun?
1. Walaupun ia hampir dengan bintangnya, bintang perumahnya sangat lemah dalam sinar-X dan angin bintangnya tidak kuat;
2. Kandungan logam atmosfera planet ini sangat tinggi, yang menjadikan seluruh atmosferanya sangat berat dan sukar untuk diterbangkan;
3. Albedo tinggi yang disebabkan oleh awan logam menyekat sebahagian besar sinaran bintang, yang juga menghalang planet daripada terlalu membakar.
Sebab-sebab ini nampaknya munasabah setakat ini, tetapi misteri Neptun yang sangat panas ini hanya dapat diselesaikan secara tentatif. Ia mungkin diperhatikan dengan lebih terperinci oleh JWST pada masa hadapan, dengan harapan lebih banyak bukti akan membantu menyelesaikan misteri itu.
