Kayalık gezegen mi daha parlak yoksa gaz gezegeni mi daha parlak? Güneş sistemindeki hem görünen büyüklük hem de Bond albedosu açısından en parlak yıldız elbette Dünya'nın komşusu Venüs'tür. Bir gezegen olarak Venüs, bizim görüşümüze göre bu yıldızlardan çok daha parlaktır ve kesinlikle "gece gökyüzündeki en parlak yıldızdır." Güneş sistemimizdeki en parlak gezegen kayalık bir gezegen olsa da dış güneş sistemi için aynı şeyi söylemek mümkün değil. Etrafında metal buharı bulutları ve titanyum yağmuru olan bir dünya hayal edebiliyor musunuz?
"Yatmadan önce parlak ay ışığı, yerde don şüphesi var". Her ne kadar aya ay ışığı denilse de bu ışığın ayın kendisi tarafından yayılmadığını, güneş ışığını yansıttığını biliyoruz. Aynı şey gezegenler için de geçerli. Ay her ne kadar parlak görünse de bunun nedeni ışığı yansıtması değil, büyük ölçüde bize çok yakın olmasıdır. Ayın albedosu aslında çok düşük, yalnızca yüzde 10 civarında.
Güneş sistemindeki sekiz gezegen arasında en az yansıtıcı olanı, tıpkı Ay gibi atmosferi olmayan ve yüzde 9'dan daha az bir albedosu olan Merkür'dür. Diğer gezegenlerin bir atmosferi varsa bile fazla yansıtıcı değildir. Dünya gibi onun albedo'su da gazlı gezegenlerinkiyle hemen hemen aynı, yaklaşık %30. Jüpiter biraz daha büyük, yüzde 50. Ancak Venüs en yüksek albedoya sahiptir. Kalın atmosferi ve eşsiz sülfürik asit bulutları sayesinde Venüs'ün albedosu yüzde 76! Yani Venüs'ün güneş ve aydan sonra gökyüzündeki en parlak cisim olduğu söylenebilir.
Bir gezegenin "en güzel" olabilmesi için görünüşünün (yüksek albedo) yanı sıra yıldızına da yeterince yakın olması gerekir. Örneğin Venüs, albedodaki tüm rakiplerini uçurmakla kalmıyor, aynı zamanda Güneş'le de çok sıcak bir ilişki içerisinde; Güneş'ten yalnızca 0.72 astronomik birim uzakta (Dünya'dan uzaklığın 3/4'ü). ), Merkür'den sonra ikinci sırada yer alır. Yani güneş sistemimizin dışındaki en parlak gezegen, aynı zamanda ev sahibi yıldızına da çok yakın olmalı.
2019 yılında gökbilimciler, 264 ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldızın yanında LTT 9779 b (TOI-193 b) adında nadir bir gezegen keşfettiler. Geçiş yöntemine göre gezegen çok parlaktır ve albedo yüzde 80 olup Venüs'ten daha yüksektir. Ve tabii ki, ev sahibi yıldızına çok yakın, Venüs'ten Güneş'e olan mesafenin yalnızca 1/42'si (0,017 astronomik birim). Işık kaynağına o kadar yakın ve yansıtıcı ki ne kadar parlak olduğunu hayal edebilirsiniz.
Gezegen, 29 Dünya kütlesine ve 4,6 Dünya yarıçapına sahip gazlı bir gezegendir. Boyutu ve yoğunluğu göz önüne alındığında Neptün nesnesi olarak sınıflandırılır. Bu nesnenin nadir olmasının sebebi yüksek albedoya sahip olması ya da Neptane benzeri bir nesne olması değil (onaylanan dış gezegenlerin üçte biri Neptane benzeri nesnelerdir). Nadirdir çünkü bir Neptün nesnesinin burada bulunabilmesi için ev sahibi yıldızına çok yakındır!
Normalde yıldızlarına yakın uçan gezegenler ya devasa gaz devleridir ("sıcak Jüpiterler" gibi) ya da Dünya büyüklüğünde kayalık gezegenlerdir. Çünkü eğer birincisi gibi bir et kalkanı değilseniz, çok kısa bir süre içinde (mesela 100 milyon yıl) yıldızlar tarafından yenilecek ve soyulacaksınız, bu da size küçük, sağlam bir çekirdek bırakacaktır.
Bu özellikle genç yıldızlar söz konusu olduğunda geçerlidir. Örneğin, güneşimizin yaklaşık yüzde 80'i büyüklüğünde olan gezegenin ev sahibi yıldızı (LTT 9779) da bir G dizisi yıldızıdır. Ancak Güneş'in 4,6 milyar yaşındaki görkemli "orta yaşlı amcası" ile karşılaştırıldığında, yıldız hâlâ 2 milyar yaşından küçük bir "genç adam". Neptün büyüklüğündeki herhangi bir gezegenin, çok güçlü radyasyona sahip genç bir yıldızla karşı karşıya kaldığında, kendi çekim kuvvetiyle dış atmosferine kilitlenmesi neredeyse imkânsız olacaktır. Hidrojen ve helyumun soyulması ve geriye çıplak kayalık bir çekirdek bırakılması gerekirdi.
Doğrudan gezegen yarıçapı ve yörünge periyodu grafiğine bakın, koordinatı gezegen yarıçapıdır (birim: Dünya yarıçapı) ve apsisi yörünge periyodudur (birim: gün). Yıldızın çok yakınında (yörünge süresi çok kısadır), temelde Dünya'nın yarıçapının bir veya iki katı kadar olan gezegenlerin olduğu görülebilir; Biraz daha büyük mesafelerde büyük gaz devleri kararlı olabilir; Ve ortadaki Neptün benzeri nesneler çoğunlukla daha uzaktalar. Neptün benzeri nesneler üçgende nadiren bulunur, bu nedenle bu bölge "Neptün çölü" olarak da bilinir.
Ancak söz konusu gezegen (resimdeki pentagram) "Neptün çölü"nün birkaç örneğinden biridir. Yıldızına çok yakın olduğundan çok küçük bir yörüngeye sahiptir ve yıldızın etrafında 0,8 günde döner, bu da onun üzerindeki bir "yılın" yalnızca 19 saat sürdüğü anlamına gelir.
Yıldıza bu kadar yakın olan gezegenin yüzey sıcaklığının soğuk olmaması gerekiyor. Evet, denge sıcaklığı yaklaşık 2000K'dır, bu da bir kırmızı cücenin yüzey sıcaklığına yakındır, dolayısıyla Ultra-sıcak Neptün olarak da adlandırılır. Dolayısıyla soru şu: Hidrojen ve helyumun hakim olduğu küçük, gaz halindeki bir gezegen, bu kadar aşırı sıcaklıklarda atmosferini nasıl koruyabilir?
Bazı bilim insanları, gezegenin, yıldızı tarafından malzemesinden arındırılmadan ve Neptün büyüklüğünde bir bedene sahip olmadan önce Jupjup büyüklüğünde bir dev olabileceğini öne sürdü. Ancak dev bir gezegenin, yalnızca yıldız rüzgarları ve sıcak pişirme (hafif buharlaşma) ile kısa sürede bu kadar kütleyi kaybetmesi zordur. Dolayısıyla gezegende Roche Lob Taşması (RLO) gibi başka yollarla da malzeme dışarı akıyor olabilir.
Buradaki Roche lobu taşması esas olarak gaz devi bir gezegenin yıldıza çok yaklaşması (yıldızın Roche sınırına girmesi gibi) yıldızın gelgit kuvvetinin etkisi altında gezegenin dış gazının açığa çıkması olgusunu ifade eder. gezegenin Roche lobunun ötesine genişleyerek gezegensel materyalde büyük bir kayba neden olur.
Gezegen şu anda yıldız radyasyonundan kaynaklanan buharlaşma ve gelgit kuvvetlerinden kaynaklanan Loche lobu yayılımının birleşimi sayesinde dev bir gezegenden kayalık bir gezegene geçiş sürecinde olabilir. Sürecin neden bu kadar yavaş olduğu kafa karıştırıcıydı.
Monthly Royal Astronomical Transactions dergisinde Ekim 2023'te yayınlanan bir makalede araştırmacılar, XMM-Newton uzay teleskopunu kullanarak gezegenin ev sahibi yıldızından gelen X ışınlarına baktılar. Yıldızın aslında beklediğimizden çok daha yumuşak olduğunu buldular. Sadece alışılmadık derecede yavaş bir dönüşe sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda yaydığı X-ışınları da beklendiği kadar güçlü değil; emsallerinden yalnızca 15 kat daha güçlü. Onun bir ruh çocuğu olduğunu sanıyordum ama zayıf bir bilim adamı olmayı beklemiyordum. Zayıf yıldız radyasyonu, gezegenin bir atmosferi koruyabilmesinin bir nedeni olabilir.
Şimdi soru şu: Sıcak bir Neptün olarak yüzde 80'lik süper yüksek albedoyu ne açıklıyor? Güneş sistemimizdeki gaz gezegenleri en iyi ihtimalle Jüpiter'in albedosunun yüzde 50'sine sahiptir. Bu kadar yüksek yansıtma özelliğine sahip olan bu gezegende özel bir şeyler olmalı ve atmosferi bazı sırlar saklıyor olabilir.
Neyse ki, gezegen çok uzakta değil (sadece 264 ışıkyılı) ve kızılötesi yetenekleri olan uzay teleskoplarının yardımıyla, iletim spektrumu aracılığıyla atmosferinde ne olduğunu görebiliyoruz.
Gökbilimciler gezegenin atmosferini gözlemlemek için Spitzer, Hubble ve Webb teleskoplarını kullandılar. Tabii ki, beklenen hidrojen ve helyum bileşimine ek olarak, atmosferde alışılmadık derecede yüksek, güneşten yüzlerce kat daha fazla metal var! Spektrumun dikkatli analizi, atmosferdeki bulutların aslında silikatlardan oluştuğunu ortaya çıkardı.
(* Astronomide hidrojen ve helyum dışındaki elementlere topluca metalik elementler denir)
Silikatlar temel olarak taş, kum ve cam gibi şeylerdir ve Dünya gibi kayalık gezegenler temelde silikatlardan oluşur. Bileşimine bağlı olarak silikatların kaynama noktası genellikle iki bin dereceden (hatta cam için bin dereceden) fazladır. Gezegenin yaklaşık 2,000 derecelik denge sıcaklığı göz önüne alındığında, üzerinde biraz kum olsaydı gerçekten buharlaşabilirdi. Ama hepsi bu değil. Bilim insanları, bu silikatlara ek olarak bulutların metal titanyumu da içerdiğini buldu. Başka bir deyişle, gezegenin yüzeyi bir "titanyum kum bulutu" tabakasıyla kaplıdır, yansıma yeteneğinin bu kadar güçlü olmasına şaşmamalı, tüm gezegenle birlikte büyük bir aynadır.
Çevreyi hayal edin: gökyüzünde asılı duran, metal buhar bulutlarıyla çevrili devasa bir ateş topu. Sıcaklık daha düşük olduğunda, bu ağır metal bulutları yoğunlaşarak "yağmur damlalarına" dönüşür ve düşer. Sıvı metal daha sonra yüksek sıcaklıklarda tekrar buharlaştırılır ve bu şekilde devam eder.
Tamam, özetlemek gerekirse: Bu gezegen neden Neptün çölünde olabilir?
1. Yıldızına yakın olmasına rağmen ev sahibi yıldızı X-ışınlarında çok zayıftır ve yıldız rüzgarı kuvvetli değildir;
2. Gezegenin atmosferinin metal içeriği çok yüksektir, bu da tüm atmosferi çok ağır hale getirir ve uçup gitmesini zorlaştırır;
3. Metal bulutunun neden olduğu yüksek albedo, yıldızın radyasyonunun çoğunu engeller, bu da gezegenin aşırı ısınmasını da engeller.
Bu nedenler şu ana kadar makul görünüyor, ancak bu aşırı sıcak Neptün'ün gizemi yalnızca geçici olarak çözüldü. Daha fazla kanıtın gizemi çözmeye yardımcı olacağı umuduyla gelecekte JWST tarafından daha ayrıntılı olarak gözlemlenebilir.
