¿Es más brillante el planeta rocoso o el planeta gaseoso? La estrella más brillante del sistema solar, tanto en términos de magnitud aparente como de albedo de Bond, es, por supuesto, Venus, la vecina de la Tierra. Como planeta, Venus es mucho más brillante que esas estrellas a nuestra vista y es definitivamente la "estrella más brillante del cielo nocturno". Si bien el planeta más brillante de nuestro sistema solar es rocoso, no se puede decir lo mismo del sistema solar exterior. ¿Te imaginas un mundo con nubes de vapor de metal y lluvia de titanio a su alrededor?
"Luz de luna brillante antes de acostarse, sospecha de escarcha en el suelo". Sabemos que aunque a la luna se le llama luz de luna, esta luz no la emite la propia luna, sino que refleja la luz del sol. Lo mismo ocurre con los planetas. Aunque la luna parece brillante, eso se debe en gran medida a que está muy cerca de nosotros, no a que refleje la luz. El albedo de la luna es en realidad muy bajo, sólo alrededor del 10 por ciento.
El menos reflectante de los ocho planetas del sistema solar es Mercurio, que, al igual que la Luna, carece de atmósfera, con un albedo de menos del 9 por ciento. Otros planetas no son demasiado reflectantes si es que tienen atmósfera. Al igual que la Tierra, su albedo es aproximadamente el mismo que el de los planetas gaseosos, alrededor del 30%. Júpiter es un poco más grande, un 50 por ciento. Pero Venus tiene el albedo más alto. Gracias a su espesa atmósfera y sus singulares nubes de ácido sulfúrico, ¡Venus tiene un albedo del 76 por ciento! Por tanto, se puede decir que Venus es el objeto más brillante del cielo después del Sol y la Luna.
Para que un planeta sea "el más bonito", además de su apariencia (albedo alto), también debe estar lo suficientemente cerca de su estrella. Venus, por ejemplo, no sólo supera a todos sus competidores en albedo, sino que también mantiene una relación muy cálida con el Sol, a sólo 0.72 unidades astronómicas del Sol (3/4 de la distancia a la Tierra). ), sólo superado por Mercurio. Entonces, el planeta más brillante fuera de nuestro sistema solar también debe estar muy cerca de su estrella anfitriona.
En 2019, los astrónomos descubrieron un planeta raro llamado LTT 9779 b (TOI-193 b) junto a una estrella a 264 años luz de distancia. Según el método de tránsito, el planeta es muy brillante, con un albedo del 80 por ciento, superior al de Venus. Y efectivamente, está muy cerca de su estrella anfitriona, a sólo 1/42 de la distancia de Venus al Sol (0,017 unidades astronómicas). Tan cerca de la fuente de luz y tan reflectante, puedes imaginar lo brillante que debe ser.
El planeta es un planeta gaseoso con 29 masas terrestres y 4,6 radios terrestres. Por su tamaño y densidad, se clasifica como un objeto de Neptuno. Este objeto es raro no porque tenga un albedo alto o porque sea un objeto similar a Neptano (un tercio de todos los exoplanetas confirmados son objetos similares a Neptano). ¡Es raro porque está demasiado cerca de su estrella anfitriona para que un objeto de Neptuno esté aquí!
Normalmente, los planetas que vuelan cerca de sus estrellas son enormes gigantes gaseosos (como los "Júpiter calientes") o planetas rocosos del tamaño de la Tierra. Porque si no eres un escudo de carne como el primero, las estrellas te devorarán y te despojarán en un período de tiempo muy corto (digamos, 100 millones de años), dejándote con un pequeño núcleo sólido.
Esto es especialmente cierto cuando se trata de estrellas jóvenes. Por ejemplo, la estrella anfitriona del planeta (LTT 9779), que tiene aproximadamente un 80 por ciento del tamaño de nuestro sol, también es una estrella de secuencia G. Pero en comparación con el majestuoso "tío de mediana edad" del Sol, de 4.600 millones de años, la estrella sigue siendo un "joven" de menos de 2.000 millones de años. Frente a una estrella joven con una radiación muy fuerte, sería casi imposible que cualquier planeta del tamaño de Neptuno quedara encerrado en su atmósfera exterior por su propia gravedad. Se debería haber eliminado su hidrógeno y helio, dejándolo con un núcleo rocoso desnudo.
Mire directamente la gráfica del radio planetario y el período orbital, su ordenada es el radio planetario (unidad: radio de la Tierra) y su abscisa es el período orbital (unidad: día). Se puede observar que muy cerca de la estrella (el período orbital es muy corto), hay básicamente planetas de uno o dos veces el radio de la Tierra; A distancias ligeramente mayores, los grandes gigantes gaseosos pueden ser estables; Y los objetos parecidos a Neptuno en el medio, en su mayoría están más lejos. Los objetos similares a Neptuno rara vez se encuentran en el triángulo, por lo que esta región también se conoce como el "desierto de Neptuno".
Pero el planeta en cuestión (el pentagrama de la imagen) es uno de los pocos ejemplos de un "desierto de Neptuno". Debido a que está tan cerca de su estrella, tiene una órbita muy pequeña, dando vueltas alrededor de la estrella en 0.8 días, lo que significa que un "año" por encima de ella dura sólo 19 horas.
A esta altura de la estrella, la temperatura de la superficie del planeta no debe ser fría. Sí, su temperatura de equilibrio es de casi 2000 K, que está cerca de la temperatura de la superficie de una enana roja, por lo que también se le llama Neptuno ultracaliente. Entonces la pregunta es: ¿cómo puede un planeta diminuto y gaseoso, dominado por hidrógeno y helio, conservar su atmósfera a temperaturas tan extremas?
Algunos científicos han especulado que el planeta pudo haber sido un gigante del tamaño de Jupjup antes de que su estrella le quitara su material, dejándolo con un cuerpo del tamaño de Neptuno. Pero es difícil para un planeta gigante perder tanta masa en un corto período de tiempo sólo con vientos estelares y cocción caliente (evaporación ligera). Por lo tanto, el planeta también puede estar experimentando otras formas de salida de material, como un desbordamiento del lóbulo de Roche (RLO).
El desbordamiento del lóbulo de Roche aquí se refiere principalmente al fenómeno de que cuando un planeta gigante gaseoso se acerca demasiado a la estrella (como entrar en el límite de Roche de la estrella), bajo la acción de la fuerza de marea de la estrella, el gas exterior del planeta se expande más allá del lóbulo de Roche del propio planeta, lo que provoca una gran pérdida de material planetario.
Es posible que el planeta esté ahora en proceso de transición de un planeta gigante a uno rocoso, gracias a una combinación de evaporación de la radiación estelar y un desbordamiento del lóbulo de Loche debido a las fuerzas de marea. El motivo por el que el proceso es tan lento ha sido desconcertante.
En un artículo publicado en octubre de 2023 en la revista Monthly Royal Astronomical Transactions, los investigadores observaron los rayos X de la estrella anfitriona del planeta utilizando el telescopio espacial XMM-Newton. Descubrieron que la estrella era en realidad mucho más suave de lo que esperábamos. No sólo tiene una rotación inusualmente lenta, sino que los rayos X que emite no son tan fuertes como se esperaba, sólo 15 veces más fuertes que los de sus pares. Bueno, pensé que era un chico espiritual, pero no esperaba ser un erudito débil. La débil radiación estelar puede ser una de las razones por las que el planeta es capaz de mantener una atmósfera.
Ahora la pregunta es: como Neptuno caliente, ¿qué explica su albedo superalto del 80 por ciento? Los planetas gaseosos de nuestro sistema solar tienen, en el mejor de los casos, el 50 por ciento del albedo de Júpiter. Con una reflectividad tan alta, debe haber algo especial en este planeta, y su atmósfera puede esconder algunos secretos.
Afortunadamente, el planeta no está muy lejos (sólo 264 años luz) y con la ayuda de telescopios espaciales con capacidad infrarroja podemos ver lo que hay en su atmósfera a través del espectro de transmisión.
Los astrónomos utilizaron los telescopios Spitzer, Hubble y Webb para observar la atmósfera del planeta. Efectivamente, además de la composición esperada de hidrógeno y helio, la atmósfera tiene un contenido inusualmente alto de metales, ¡cientos de veces más abundantes que el sol! Un análisis cuidadoso del espectro reveló que las nubes en la atmósfera en realidad estaban hechas de silicatos.
(* En astronomía, los elementos distintos del hidrógeno y el helio se denominan colectivamente elementos metálicos)
Los silicatos son básicamente cosas como piedra, arena y vidrio, y los planetas rocosos como la Tierra están hechos básicamente de silicatos. Dependiendo de su composición, el punto de ebullición de los silicatos suele ser superior a dos mil grados (o incluso más de mil grados en el caso del vidrio). Dada la temperatura de equilibrio del planeta de casi 2,000 grados, realmente podría vaporizarse si tuviera arena encima. Pero eso no es todo. Además de estos silicatos, los científicos han descubierto que las nubes también contienen titanio. En otras palabras, la superficie del planeta está cubierta con una capa de "nube de arena de titanio", no es de extrañar que la capacidad de reflexión sea tan fuerte, junto con todo el planeta es un gran espejo.
Imagínese el entorno: una enorme bola de fuego suspendida en el cielo, rodeada de nubes de vapor metálico. Cuando la temperatura es más fría, estas nubes de metales pesados se condensan en "gotas de lluvia" y caen. A continuación, el metal líquido se vuelve a evaporar a altas temperaturas, y así sucesivamente.
Bien, para resumir: ¿por qué este planeta podría estar en el desierto de Neptuno?
1. Aunque está cerca de su estrella, su estrella anfitriona es muy débil en rayos X y su viento estelar no es fuerte;
2. El contenido de metales en la atmósfera del planeta es muy alto, lo que hace que toda su atmósfera sea muy pesada y difícil de eliminar;
3. El alto albedo causado por la nube de metal bloquea la mayor parte de la radiación de la estrella, lo que también evita que el planeta se sobrecaliente.
Estas razones parecen plausibles hasta el momento, pero el misterio de este Neptuno supercaliente sólo está resuelto de forma provisional. Es posible que el JWST lo observe con más detalle en el futuro, con la esperanza de que más evidencia ayude a resolver el misterio.
