האם כוכב הלכת הסלעי בהיר יותר או כוכב הגז בהיר יותר? הכוכב הבהיר ביותר במערכת השמש, הן בגודל הנראה והן במונחים של בונד אלבדו, הוא כמובן שכנתו של כדור הארץ ונוס. ככוכב לכת, נוגה בהיר הרבה יותר מהכוכבים האלה בעינינו, והוא בהחלט "הכוכב הבהיר ביותר בשמי הלילה". בעוד שכוכב הלכת הבהיר ביותר במערכת השמש שלנו הוא סלעי, לא ניתן לומר את אותו הדבר לגבי מערכת השמש החיצונית. האם אתה יכול לדמיין עולם עם ענני אדי מתכת וגשם טיטניום סביבו?
"אור ירח בהיר לפני השינה, חשד לכפור על הקרקע". אנו יודעים שלמרות שהירח נקרא אור ירח, אור זה אינו נפלט על ידי הירח עצמו, אלא אור השמש מוחזר. אותו דבר לגבי כוכבי לכת. למרות שהירח נראה בהיר, זה בעיקר בגלל שהוא כל כך קרוב אלינו, לא בגלל שהוא מחזיר אור. האלבדו של הירח הוא למעשה נמוך מאוד, רק כ-10 אחוזים.
הכוכב הפחות משקף מבין שמונת כוכבי הלכת של מערכת השמש הוא מרקורי, שבדומה לירח, חסר אטמוספירה, עם אלבדו של פחות מ-9 אחוזים. כוכבי לכת אחרים אינם רפלקטיביים מדי אם יש להם אטמוספירה בכלל. כמו כדור הארץ, האלבדו שלו זהה לאלו של כוכבי הלכת הגזים, בערך 30%. יופיטר קצת יותר גדול, 50 אחוז. אבל לונוס יש את האלבדו הגבוה ביותר. הודות לאטמוספירה העבה שלה וענני חומצה גופרתית ייחודיים, לונוס יש אלבדו של 76 אחוז! אז אפשר לומר שנוגה הוא העצם הבהיר ביותר בשמים אחרי השמש והירח.
כדי שכוכב הלכת יהיה "היפה ביותר", בנוסף למראה שלו (אלבדו גבוה), עליו להיות קרוב מספיק לכוכב שלו. נוגה, למשל, לא רק מעיפה את כל מתחרותיה באלבדו, אלא שהיא גם נמצאת במערכת יחסים חמה מאוד עם השמש, רק 0.72 יחידות אסטרונומיות במרחק מהשמש (3/4 מהמרחק מכדור הארץ ), שני רק למרקורי. אז כוכב הלכת הבהיר ביותר מחוץ למערכת השמש שלנו, הוא חייב להיות גם קרוב מאוד לכוכב המארח שלו.
ב-2019, אסטרונומים גילו כוכב לכת נדיר בשם LTT 9779 b (TOI-193 b) ליד כוכב במרחק של 264 שנות אור. על פי שיטת המעבר, כוכב הלכת בהיר מאוד, עם אלבדו של 80 אחוז, גבוה מנוגה. ודאי, הוא קרוב מאוד לכוכב המארח שלו, רק 1/42 מהמרחק מונוס לשמש (0.017 יחידות אסטרונומיות). כל כך קרוב למקור האור וכל כך רעיוני, אתה יכול לתאר לעצמך כמה בהיר זה חייב להיות.
כוכב הלכת הוא כוכב לכת גזי עם 29 מסות כדור הארץ ו-4.6 רדיוסי כדור הארץ. בהתחשב בגודלו ובצפיפותו, הוא מסווג כאובייקט של נפטון. עצם זה נדיר לא בגלל שיש לו אלבדו גבוה או בגלל שהוא עצם דמוי נפטן (שליש מכל כוכבי הלכת המאומתים הם עצמים דמויי נפטן). זה נדיר כי הוא קרוב מדי לכוכב המארח שלו כדי שאובייקט נפטון יהיה כאן בכלל!
בדרך כלל, כוכבי לכת שעפים קרוב לכוכביהם הם ענקי גזים ענקיים (כגון "צדק לוהט") או כוכבי לכת סלעיים בגודל של כדור הארץ. כי אם אתה לא מגן בשר כמו הקודם, הכוכבים יאכלו אותך ויפשטו אותך תוך פרק זמן קצר מאוד (נניח, 100 מיליון שנה), ותשאיר אותך עם ליבה קטנה ומוצקה.
זה נכון במיוחד כשמדובר בכוכבים צעירים. לדוגמה, הכוכב המארח של כוכב הלכת (LTT 9779), שגודלו כ-80% מהשמש שלנו, הוא גם כוכב ברצף G. אבל בהשוואה ל"דוד בגיל העמידה" המפואר של השמש בן 4.6 מיליארד שנה, הכוכב הוא עדיין "בחור צעיר" בן פחות משני מיליארד שנים. כשמתמודד עם כוכב צעיר עם קרינה חזקה מאוד, זה יהיה כמעט בלתי אפשרי עבור כל כוכב לכת בגודל של נפטון להינעל באטמוספירה החיצונית שלו על ידי כוח המשיכה שלו. היה צריך להסיר את המימן וההליום שלו, ולהשאיר אותו עם ליבה סלעית חשופה.
הסתכלו ישירות על הגרף של הרדיוס הפלנטרי ותקופת המסלול, הסמין שלו הוא הרדיוס הפלנטרי (יחידה: רדיוס כדור הארץ), והאבססיס שלו הוא תקופת המסלול (יחידה: יום). ניתן לראות כי קרוב מאוד לכוכב (תקופת המסלול קצרה מאוד), יש בעצם כוכבי לכת פי אחד או שניים מרדיוס כדור הארץ; במרחקים מעט יותר גדולים, ענקיות גז גדולות יכולות להיות יציבות; והאובייקטים דמויי נפטון באמצע, הם לרוב רחוקים יותר. עצמים דמויי נפטון נמצאים רק לעתים רחוקות במשולש, ולכן אזור זה ידוע גם בשם "מדבר נפטון".
אבל הכוכב המדובר (הפנטגרם בתמונה) הוא אחת הדוגמאות הבודדות ל"מדבר נפטון". מכיוון שהוא כל כך קרוב לכוכב שלו, יש לו מסלול קטן מאוד, שמקיף את הכוכב תוך 0.8 ימים, כלומר "שנה" מעליו נמשכת רק 19 שעות.
זה קרוב לכוכב, טמפרטורת פני כוכב הלכת לא חייבת להיות קרירה. כן, טמפרטורת שיווי המשקל שלו היא כמעט 2000K, שזה קרוב לטמפרטורת פני השטח של גמד אדום, אז הוא נקרא גם נפטון אולטרה-חם. אז השאלה היא: איך יכול כוכב לכת זעיר וגזי, הנשלט על ידי מימן והליום, להחזיק באטמוספירה שלו בטמפרטורות קיצוניות כל כך?
כמה מדענים שיערו שייתכן שכוכב הלכת היה ענק בגודל ג'ופג'ופ לפני שהכוכב שלו פשט אותו מהחומר שלו, והותיר אותו עם גוף בגודל של נפטון. אבל קשה לכוכב לכת ענק לאבד כל כך הרבה מסה בפרק זמן קצר עם רוחות כוכבים ואפייה חמה (אידוי קל) בלבד. אז ייתכן שכוכב הלכת חווה גם דרכים אחרות להזרמת חומר החוצה, כמו הצפה של אונות רוש (RLO).
הצפה של אונת רוש מתייחסת כאן בעיקר לתופעה שכאשר כוכב לכת ענק גז מתקרב מדי לכוכב (כגון כניסה לגבול רוש של הכוכב), תחת פעולת כוח הגאות והשפל של הכוכב, הגז החיצוני של כוכב הלכת. מתרחב מעבר לאונה רוש של הפלנטה עצמה, וכתוצאה מכך אובדן גדול של חומר פלנטרי.
ייתכן שכוכב הלכת נמצא כעת בתהליך של מעבר מכוכב לכת ענק לסלעי, הודות לשילוב של אידוי מקרינת כוכבים וזליגת אונת לושה מכוחות גאות ושפל. למה התהליך כל כך איטי הייתה תמוהה.
במאמר שפורסם באוקטובר 2023 בכתב העת Monthly Royal Astronomical Transactions, חוקרים בחנו בקרני רנטגן מהכוכב המארח של כוכב הלכת באמצעות טלסקופ החלל XMM-Newton. הם גילו שהכוכב היה למעשה הרבה יותר רך ממה שציפינו. לא רק שיש לו סיבוב איטי בצורה יוצאת דופן, אלא שקרני הרנטגן שהוא פולט אינן כמעט חזקות כמצופה, רק פי 15 חזקות מבני גילו. ובכן, חשבתי שהוא נער רוח, אבל לא ציפיתי להיות מלומד חלש. קרינת כוכבים חלשה עשויה להיות אחת הסיבות לכך שכוכב הלכת מסוגל לשמור על אטמוספירה.
עכשיו השאלה היא: בתור נפטון לוהט, מה מסביר את 80 אחוז האלבדו הגבוה שלו? לכוכבי הלכת הגז במערכת השמש שלנו יש, במקרה הטוב, 50 אחוז מהאלבדו של צדק. עם רפלקטיביות כה גבוהה, חייב להיות משהו מיוחד בכוכב הלכת הזה, ואולי האטמוספירה שלו מסתירה כמה סודות.
למרבה המזל, כוכב הלכת אינו רחוק מדי (רק 264 שנות אור), ובעזרת טלסקופי חלל בעלי יכולות אינפרא אדום נוכל לראות מה יש באטמוספירה שלו דרך ספקטרום השידור.
אסטרונומים השתמשו בטלסקופים של שפיצר, האבל ו-ווב כדי לצפות באטמוספירה של כוכב הלכת. ודאי, בנוסף להרכב הצפוי של מימן והליום, האטמוספירה עשירה בצורה יוצאת דופן במתכות, בשפע מאות מונים מהשמש! ניתוח מדוקדק של הספקטרום העלה שהעננים באטמוספירה עשויים למעשה מסיליקטים.
(* באסטרונומיה, יסודות שאינם מימן והליום מכונים ביחד יסודות מתכתיים)
סיליקטים הם בעצם דברים כמו אבן, חול וזכוכית, וכוכבי לכת סלעיים כמו כדור הארץ עשויים בעצם מסיליקטים. בהתאם להרכב, נקודת הרתיחה של סיליקטים היא בדרך כלל יותר מאלפיים מעלות (או אפילו יותר מאלף מעלות עבור זכוכית). בהתחשב בטמפרטורת שיווי המשקל של כוכב הלכת של כמעט 2,000 מעלות, הוא באמת יכול להתאדות אם היה עליו חול. אבל זה לא הכל. בנוסף לסיליקטים הללו, מדענים מצאו שהעננים מכילים גם את המתכת טיטניום. במילים אחרות, פני כוכב הלכת מכוסים בשכבה של "ענן חול טיטניום", לא פלא שיכולת ההשתקפות כל כך חזקה, יחד עם כדור הארץ כולו מהווה מראה גדולה.
דמיינו את הסביבה: כדור אש ענק תלוי בשמים, מוקף בענני אדי מתכת. כאשר הטמפרטורה קרירה יותר, ענני המתכת הכבדים הללו מתעבים ל"טיפות גשם" ונופלים. לאחר מכן מתאדה שוב המתכת הנוזלית בטמפרטורות גבוהות, וכן הלאה.
אוקיי, אז לסיכום: למה יכול להיות שהכוכב הזה נמצא במדבר נפטון?
1. למרות שהוא קרוב לכוכב שלו, הכוכב המארח שלו חלש מאוד בקרני רנטגן ורוח הכוכבים שלו לא חזקה;
2. תכולת המתכת באטמוספירה של כוכב הלכת גבוהה מאוד, מה שהופך את כל האטמוספירה שלו לכבדה מאוד וקשה לנשוף ממנה;
3. האלבדו הגבוה הנגרם מענן המתכת חוסם את רוב קרינת הכוכב, מה שגם מונע מהכוכב לאפיית יתר.
הסיבות הללו נראות סבירות עד כה, אבל התעלומה של נפטון הסופר-חם הזה נפתרת רק בהיסוס. ייתכן ש-JWST יצפה בו ביתר פירוט בעתיד, בתקווה שעדויות נוספות יעזרו לפתור את התעלומה.
