Il pianeta roccioso è più luminoso o il pianeta gassoso è più luminoso? La stella più brillante del sistema solare, sia in termini di magnitudine apparente che di albedo di Bond, è ovviamente la vicina Venere. Come pianeta, Venere è molto più luminoso di quelle stelle a nostro avviso ed è sicuramente la "stella più luminosa nel cielo notturno". Mentre il pianeta più luminoso del nostro sistema solare è roccioso, lo stesso non si può dire per il sistema solare esterno. Riesci a immaginare un mondo circondato da nuvole di vapori metallici e pioggia di titanio?
"Chiaro di luna prima di andare a letto, sospetto gelo sul terreno". Sappiamo che sebbene la luna si chiami chiaro di luna, questa luce non viene emessa dalla luna stessa, ma riflessa dalla luce solare. Lo stesso vale per i pianeti. Anche se la luna sembra luminosa, è in gran parte dovuto al fatto che è così vicina a noi, non perché riflette la luce. L'albedo della Luna è in realtà molto bassa, solo il 10% circa.
Il meno riflettente degli otto pianeti del sistema solare è Mercurio, che, come la Luna, è privo di atmosfera, con un'albedo inferiore al 9%. Altri pianeti non sono troppo riflettenti se hanno un'atmosfera. Come la Terra, la sua albedo è all'incirca uguale a quella dei pianeti gassosi, circa il 30%. Giove è un po' più grande, il 50%. Ma Venere ha l'albedo più alto. Grazie alla sua densa atmosfera e alle uniche nubi di acido solforico, Venere ha un'albedo del 76%! Quindi si può dire che Venere è l'oggetto più luminoso nel cielo dopo il Sole e la Luna.
Affinché un pianeta sia "il più bello", oltre al suo aspetto (albedo alto), deve anche essere abbastanza vicino alla sua stella. Venere, ad esempio, non solo spazza via tutti i suoi concorrenti in termini di albedo, ma ha anche un rapporto molto caldo con il Sole, a sole 0,72 unità astronomiche di distanza dal Sole (3/4 della distanza dalla Terra ), secondo solo a Mercurio. Quindi il pianeta più luminoso al di fuori del nostro sistema solare, deve anche essere molto vicino alla sua stella ospite.
Nel 2019, gli astronomi scoprirono un raro pianeta chiamato LTT 9779 b (TOI-193 b) accanto a una stella distante 264 anni luce. Secondo il metodo dei transiti, il pianeta è molto luminoso, con un'albedo dell'80%, superiore a Venere. E infatti è molto vicino alla sua stella ospite, solo 1/42 della distanza tra Venere e il Sole (0,017 unità astronomiche). Così vicino alla fonte di luce e così riflettente che puoi immaginare quanto debba essere luminoso.
Il pianeta è un pianeta gassoso con 29 masse terrestri e 4,6 raggi terrestri. Date le sue dimensioni e densità, è classificato come un oggetto di Nettuno. Questo oggetto è raro non perché abbia un'albedo elevata o perché sia un oggetto simile a Neptano (un terzo di tutti gli esopianeti confermati sono oggetti simili a Neptano). È raro perché è troppo vicino alla sua stella ospite perché un oggetto Nettuno possa essere qui!
Normalmente, i pianeti che volano vicino alle loro stelle sono enormi giganti gassosi (come i "Gioviani caldi") o pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra. Perché se non sei uno scudo di carne come il primo, verrai mangiato e spogliato dalle stelle in un brevissimo lasso di tempo (diciamo, 100 milioni di anni), lasciandoti con un piccolo nucleo solido.
Ciò è particolarmente vero quando si tratta di giovani stelle. Ad esempio, anche la stella ospite del pianeta (LTT 9779), che è grande circa l’80% del nostro Sole, è una stella della sequenza G. Ma rispetto al maestoso "zio di mezza età" del Sole, vecchio di 4,6 miliardi di anni, la stella è ancora un "ragazzo giovane" con meno di 2 miliardi di anni. Di fronte a una stella giovane con una radiazione molto forte, sarebbe quasi impossibile per qualsiasi pianeta delle dimensioni di Nettuno rimanere bloccato nella sua atmosfera esterna grazie alla propria gravità. L'idrogeno e l'elio avrebbero dovuto essere rimossi, lasciandolo con un nucleo roccioso nudo.
Guarda direttamente il grafico del raggio planetario e del periodo orbitale, la sua ordinata è il raggio planetario (unità: raggio terrestre) e la sua ascissa è il periodo orbitale (unità: giorno). Si può vedere che molto vicino alla stella (il periodo orbitale è molto breve), ci sono sostanzialmente pianeti una o due volte il raggio della Terra; A distanze leggermente maggiori, i grandi giganti gassosi possono essere stabili; E gli oggetti simili a Nettuno nel mezzo, sono per lo più più lontani. Oggetti simili a Nettuno si trovano raramente nel triangolo, quindi questa regione è anche conosciuta come il "deserto di Nettuno".
Ma il pianeta in questione (il pentagramma nella foto) è uno dei pochi esempi di “deserto di Nettuno”. Poiché è così vicino alla sua stella, ha un'orbita molto piccola, girando attorno alla stella in 0,8 giorni, il che significa che un "anno" sopra di essa dura solo 19 ore.
Così vicino alla stella, la temperatura superficiale del pianeta non deve essere fredda. Sì, la sua temperatura di equilibrio è quasi 2000K, che è vicina alla temperatura superficiale di una nana rossa, quindi è anche chiamato Nettuno ultracaldo. Quindi la domanda è: come può un minuscolo pianeta gassoso, dominato da idrogeno ed elio, mantenere la sua atmosfera a temperature così estreme?
Alcuni scienziati hanno ipotizzato che il pianeta potrebbe essere stato un gigante delle dimensioni di Jupjup prima che la sua stella lo spogliasse del suo materiale, lasciandolo con un corpo delle dimensioni di Nettuno. Ma è difficile per un pianeta gigante perdere così tanta massa in un breve periodo di tempo solo con i venti stellari e la cottura a caldo (evaporazione della luce). Quindi il pianeta potrebbe anche sperimentare altri modi di deflusso di materiale, come un Roche Lobe Overflow (RLO).
L'overflow del lobo di Roche qui si riferisce principalmente al fenomeno per cui quando un pianeta gigante gassoso si avvicina troppo alla stella (come entrare nel limite di Roche della stella), sotto l'azione della forza di marea della stella, il gas esterno del pianeta si espande oltre il lobo Roche del pianeta stesso, provocando una grande perdita di materiale planetario.
Il pianeta potrebbe ora essere in fase di transizione da pianeta gigante a pianeta roccioso, grazie a una combinazione di evaporazione da radiazione stellare e spillover del lobo di Loche dovuto alle forze di marea. Il motivo per cui il processo è così lento è rimasto sconcertante.
In un articolo pubblicato nell’ottobre 2023 sulla rivista Monthly Royal Astronomical Transactions, i ricercatori hanno esaminato i raggi X della stella ospite del pianeta utilizzando il telescopio spaziale XMM-Newton. Hanno scoperto che la stella era in realtà molto più morbida di quanto ci aspettassimo. Non solo ha una rotazione insolitamente lenta, ma i raggi X che emette non sono così forti come ci si aspetterebbe, solo 15 volte più forti dei suoi pari. Beh, pensavo che fosse un ragazzo spirituale, ma non mi aspettavo che fosse uno studioso debole. La debole radiazione stellare potrebbe essere una delle ragioni per cui il pianeta è in grado di mantenere un’atmosfera.
Ora la domanda è: in quanto Nettuno caldo, cosa spiega la sua albedo altissima dell’80%? I pianeti gassosi del nostro sistema solare hanno, nella migliore delle ipotesi, il 50% dell’albedo di Giove. Con una riflettività così elevata, deve esserci qualcosa di speciale in questo pianeta e la sua atmosfera potrebbe nascondere alcuni segreti.
Fortunatamente, il pianeta non è troppo lontano (solo 264 anni luce) e con l'aiuto di telescopi spaziali con funzionalità a infrarossi possiamo vedere cosa c'è nella sua atmosfera attraverso lo spettro di trasmissione.
Gli astronomi hanno utilizzato i telescopi Spitzer, Hubble e Webb per osservare l'atmosfera del pianeta. Di sicuro, oltre alla composizione prevista di idrogeno ed elio, l'atmosfera è insolitamente ricca di metalli, centinaia di volte più abbondanti del sole! Un'attenta analisi dello spettro ha rivelato che le nubi nell'atmosfera erano in realtà costituite da silicati.
(* In astronomia, gli elementi diversi dall'idrogeno e dall'elio sono collettivamente indicati come elementi metallici)
I silicati sono fondamentalmente cose come pietra, sabbia e vetro, e i pianeti rocciosi come la Terra sono fondamentalmente fatti di silicati. A seconda della composizione, il punto di ebollizione dei silicati è generalmente superiore a duemila gradi (o anche più di mille gradi per il vetro). Data la temperatura di equilibrio del pianeta di quasi 2,000 gradi, potrebbe davvero vaporizzarsi se avesse della sabbia sopra. Ma non è tutto. Oltre a questi silicati, gli scienziati hanno scoperto che le nubi contengono anche il titanio, il metallo. In altre parole, la superficie del pianeta è ricoperta da uno strato di "nuvola di sabbia di titanio", non c'è da stupirsi che la capacità di riflessione sia così forte, insieme all'intero pianeta è un grande specchio.
Immagina l'ambiente: un'enorme palla di fuoco sospesa nel cielo, circondata da nuvole di vapore metallico. Quando la temperatura è più fresca, queste nubi di metalli pesanti si condensano in "gocce di pioggia" e cadono. Il metallo liquido viene poi nuovamente evaporato ad alte temperature e così via.
Ok, quindi riassumendo: perché questo pianeta potrebbe trovarsi nel deserto di Nettuno?
1. Sebbene sia vicino alla sua stella, la sua stella ospite è molto debole nei raggi X e il suo vento stellare non è forte;
2. Il contenuto di metalli nell'atmosfera del pianeta è molto elevato, il che rende l'intera atmosfera molto pesante e difficile da spazzare via;
3. L'elevata albedo causata dalla nube metallica blocca la maggior parte della radiazione della stella, impedendo anche al pianeta di surriscaldarsi.
Queste ragioni sembrano finora plausibili, ma il mistero di questo Nettuno super caldo è risolto solo provvisoriamente. Potrebbe essere osservato più dettagliatamente dal JWST in futuro, nella speranza che ulteriori prove possano aiutare a risolvere il mistero.
