O planeta rochoso é mais brilhante ou o planeta gasoso é mais brilhante? A estrela mais brilhante do sistema solar, tanto em termos de magnitude aparente como de albedo de Bond, é obviamente a vizinha da Terra, Vénus. Como planeta, Vênus é muito mais brilhante do que as estrelas que vemos e é definitivamente a “estrela mais brilhante do céu noturno”. Embora o planeta mais brilhante do nosso sistema solar seja rochoso, o mesmo não pode ser dito do sistema solar exterior. Você consegue imaginar um mundo com nuvens de vapor metálico e chuva de titânio ao seu redor?
“Luar forte antes de dormir, suspeita de geada no chão” . Sabemos que embora a lua seja chamada de luar, esta luz não é emitida pela própria lua, mas sim refletida pela luz solar. O mesmo vale para os planetas. Embora a lua pareça brilhante, isso ocorre principalmente porque está muito perto de nós, e não porque reflete a luz. O albedo da lua é na verdade muito baixo, apenas cerca de 10%.
O menos reflexivo dos oito planetas do sistema solar é Mercúrio, que, como a Lua, não tem atmosfera, com um albedo inferior a 9%. Outros planetas não são muito reflexivos, se é que têm atmosfera. Tal como a Terra, o seu albedo é quase igual ao dos planetas gasosos, cerca de 30%. Júpiter é um pouco maior, 50%. Mas Vênus tem o albedo mais alto. Graças à sua espessa atmosfera e às nuvens únicas de ácido sulfúrico, Vénus tem um albedo de 76 por cento! Portanto, pode-se dizer que Vênus é o objeto mais brilhante do céu depois do Sol e da Lua.
Para que um planeta seja “o mais bonito”, além da aparência (alto albedo), ele também deve estar próximo o suficiente de sua estrela. Vênus, por exemplo, não apenas afasta todos os seus concorrentes em albedo, mas também está em uma relação muito quente com o Sol, a apenas 0,72 unidades astronômicas de distância do Sol (3/4 da distância da Terra ), perdendo apenas para Mercúrio. Portanto, o planeta mais brilhante fora do nosso sistema solar também deve estar muito próximo da sua estrela hospedeira.
Em 2019, os astrônomos descobriram um planeta raro chamado LTT 9779 b (TOI-193 b) próximo a uma estrela a 264 anos-luz de distância. De acordo com o método de trânsito, o planeta é muito brilhante, com um albedo de 80%, superior ao de Vênus. E com certeza, está muito perto da sua estrela hospedeira, apenas 1/42 da distância de Vénus ao Sol (0,017 unidades astronómicas). Tão perto da fonte de luz e tão reflexiva que você pode imaginar quão brilhante ela deve ser.
O planeta é um planeta gasoso com 29 massas terrestres e 4,6 raios terrestres. Dado o seu tamanho e densidade, é classificado como um objeto de Netuno. Este objeto é raro não porque tenha um alto albedo ou porque seja um objeto semelhante a Netano (um terço de todos os exoplanetas confirmados são objetos semelhantes a Netano). É raro porque está muito perto da sua estrela hospedeira para que um objeto de Netuno esteja aqui!
Normalmente, os planetas que voam perto de suas estrelas são enormes gigantes gasosos (como "Júpiteres quentes") ou planetas rochosos do tamanho da Terra. Porque se você não for um escudo de carne como o anterior, será comido e despojado pelas estrelas em um período muito curto de tempo (digamos, 100 milhões de anos), deixando-o com um pequeno núcleo sólido.
Isto é especialmente verdadeiro quando se trata de jovens estrelas. Por exemplo, a estrela hospedeira do planeta (LTT 9779), que tem cerca de 80% do tamanho do nosso Sol, também é uma estrela da sequência G. Mas em comparação com o imponente “tio de meia-idade” do Sol, com 4,6 mil milhões de anos, a estrela ainda é um “jovem” com menos de 2 mil milhões de anos. Quando confrontado com uma estrela jovem com radiação muito forte, seria quase impossível para qualquer planeta do tamanho de Neptuno fixar-se na sua atmosfera exterior pela sua própria gravidade. Seu hidrogênio e hélio deveriam ter sido eliminados, deixando-o com um núcleo rochoso nu.
Observe diretamente o gráfico do raio planetário e do período orbital, sua ordenada é o raio planetário (unidade: raio da Terra) e sua abscissa é o período orbital (unidade: dia). Pode-se observar que muito perto da estrela (o período orbital é muito curto), existem basicamente planetas com uma ou duas vezes o raio da Terra; A distâncias um pouco maiores, grandes gigantes gasosos podem ser estáveis; E os objetos semelhantes a Netuno no meio estão, em sua maioria, mais distantes. Objetos semelhantes a Netuno raramente são encontrados no triângulo, então esta região também é conhecida como “deserto de Netuno”.
Mas o planeta em questão (o pentagrama na imagem) é um dos poucos exemplos de um “deserto de Netuno”. Por estar tão próximo de sua estrela, ele tem uma órbita muito pequena, girando em torno da estrela em 0,8 dias, o que significa que um "ano" acima dele dura apenas 19 horas.
Tão perto da estrela, a temperatura da superfície do planeta não deve ser baixa. Sim, sua temperatura de equilíbrio é de quase 2.000 K, que está próxima da temperatura da superfície de uma anã vermelha, por isso também é chamado de Netuno ultraquente. Portanto, a questão é: como pode um pequeno planeta gasoso, dominado por hidrogénio e hélio, manter a sua atmosfera a temperaturas tão extremas?
Alguns cientistas especularam que o planeta pode ter sido um gigante do tamanho de Jupjup antes de ter sido despojado da sua matéria pela sua estrela, deixando-o com um corpo do tamanho de Neptuno. Mas é difícil para um planeta gigante perder tanta massa em um curto período de tempo apenas com ventos estelares e cozimento quente (leve evaporação). Portanto, o planeta também pode estar experimentando outras formas de escoamento de material, como o Roche Lobe Overflow (RLO).
O estouro do lóbulo de Roche aqui se refere principalmente ao fenômeno de que quando um planeta gigante gasoso chega muito perto da estrela (como entrar no limite de Roche da estrela), sob a ação da força das marés da estrela, o gás externo do planeta se expande além do lóbulo Roche do próprio planeta, resultando em uma grande perda de material planetário.
O planeta pode estar agora em processo de transição de um planeta gigante para um planeta rochoso, graças a uma combinação de evaporação da radiação estelar e uma repercussão no lóbulo de Loche das forças das marés. A razão pela qual o processo é tão lento tem sido intrigante.
Num artigo publicado em outubro de 2023 na revista Monthly Royal Astronomical Transactions, os investigadores analisaram os raios X da estrela hospedeira do planeta usando o telescópio espacial XMM-Newton. Eles descobriram que a estrela era na verdade muito mais suave do que esperávamos. Não só tem uma rotação invulgarmente lenta, mas os raios X que emite não são tão fortes como o esperado, apenas 15 vezes mais fortes que os seus pares. Bem, pensei que ele fosse um menino espiritual, mas não esperava ser um estudioso fraco. A fraca radiação estelar pode ser uma das razões pelas quais o planeta é capaz de manter uma atmosfera.
Agora a questão é: sendo um Netuno quente, o que explica seu albedo superelevado de 80%? Os planetas gasosos do nosso sistema solar têm, na melhor das hipóteses, 50% do albedo de Júpiter. Com uma refletividade tão elevada, deve haver algo especial neste planeta, e a sua atmosfera pode estar escondendo alguns segredos.
Felizmente, o planeta não está muito longe (apenas 264 anos-luz) e, com a ajuda de telescópios espaciais com capacidade infravermelha, podemos ver o que há em sua atmosfera através do espectro de transmissão.
Os astrônomos usaram os telescópios Spitzer, Hubble e Webb para observar a atmosfera do planeta. Com certeza, além da composição esperada de hidrogênio e hélio, a atmosfera é extraordinariamente rica em metais, centenas de vezes mais abundantes que o Sol! Uma análise cuidadosa do espectro revelou que as nuvens na atmosfera eram, na verdade, feitas de silicatos.
(* Na astronomia, outros elementos além do hidrogênio e do hélio são chamados coletivamente de elementos metálicos)
Os silicatos são basicamente coisas como pedra, areia e vidro, e planetas rochosos como a Terra são basicamente feitos de silicatos. Dependendo da composição, o ponto de ebulição dos silicatos é geralmente superior a dois mil graus (ou até mais de mil graus para o vidro). Dada a temperatura de equilíbrio do planeta de quase 2,{1}} graus, ele realmente poderia ser vaporizado se contivesse areia. Mas isso não é tudo. Além desses silicatos, os cientistas descobriram que as nuvens também contêm o metal titânio. Em outras palavras, a superfície do planeta é coberta por uma camada de “nuvem de areia de titânio”, não é à toa que a capacidade de reflexão é tão forte, junto com todo o planeta é um grande espelho.
Imagine o ambiente: uma enorme bola de fogo pairando no céu, cercada por nuvens de vapor metálico. Quando a temperatura é mais baixa, essas nuvens de metais pesados se condensam em “gotas de chuva” e caem. O metal líquido é então evaporado novamente em altas temperaturas e assim por diante.
Ok, então para resumir: por que este planeta poderia estar no deserto de Netuno?
1. Embora esteja perto da sua estrela, a sua estrela hospedeira é muito fraca em raios X e o seu vento estelar não é forte;
2. O conteúdo metálico da atmosfera do planeta é muito alto, o que torna toda a sua atmosfera muito pesada e difícil de explodir;
3. O alto albedo causado pela nuvem metálica bloqueia a maior parte da radiação da estrela, o que também impede o aquecimento excessivo do planeta.
Estas razões parecem plausíveis até agora, mas o mistério deste Netuno superquente só foi resolvido provisoriamente. Poderá ser observado com mais detalhes pelo JWST no futuro, na esperança de que mais evidências ajudem a resolver o mistério.
