La planète rocheuse est-elle plus brillante ou la planète gazeuse plus brillante ? L'étoile la plus brillante du système solaire, tant en termes de magnitude apparente que d'albédo de Bond, est bien sûr la voisine de la Terre, Vénus. En tant que planète, Vénus est bien plus brillante que ces étoiles à notre avis et est certainement « l’étoile la plus brillante du ciel nocturne ». Si la planète la plus brillante de notre système solaire est rocheuse, on ne peut pas en dire autant du système solaire externe. Pouvez-vous imaginer un monde entouré de nuages de vapeur de métal et de pluie de titane ?
"Clair de lune brillant avant de se coucher, suspicion de gel au sol". Nous savons que bien que la lune soit appelée clair de lune, cette lumière n’est pas émise par la lune elle-même, mais réfléchie par la lumière du soleil. Il en va de même pour les planètes. Même si la Lune semble brillante, c’est en grande partie parce qu’elle est si proche de nous, et non parce qu’elle réfléchit la lumière. L'albédo de la Lune est en réalité très faible, seulement environ 10 pour cent.
Parmi les huit planètes du système solaire, la moins réfléchissante est Mercure qui, comme la Lune, est dépourvue d'atmosphère, avec un albédo inférieur à 9 %. Les autres planètes ne sont pas trop réfléchissantes si elles ont une atmosphère. Comme la Terre, son albédo est à peu près le même que celui des planètes gazeuses, autour de 30 %. Jupiter est un peu plus gros, 50 pour cent. Mais Vénus a l'albédo le plus élevé. Grâce à son atmosphère épaisse et à ses nuages d’acide sulfurique uniques, Vénus a un albédo de 76 % ! On peut donc dire que Vénus est l’objet le plus brillant du ciel après le soleil et la lune.
Pour qu'une planète soit « la plus jolie », outre son aspect (albédo élevé), il faut aussi qu'elle soit suffisamment proche de son étoile. Vénus, par exemple, non seulement écrase tous ses concurrents en albédo, mais elle est également dans une relation très chaude avec le soleil, à seulement 0,72 unités astronomiques du Soleil (3/4 de la distance de la Terre). ), juste derrière Mercure. C'est donc la planète la plus brillante en dehors de notre système solaire, elle doit également être très proche de son étoile hôte.
En 2019, les astronomes ont découvert une planète rare appelée LTT 9779 b (TOI-193 b) à côté d'une étoile située à 264 années-lumière. Selon la méthode de transit, la planète est très brillante, avec un albédo de 80 %, supérieur à celui de Vénus. Et bien sûr, elle est très proche de son étoile hôte, à seulement 1/42 de la distance entre Vénus et le Soleil (0,017 unité astronomique). Si proche de la source lumineuse et si réfléchissante, vous pouvez imaginer à quel point elle doit être lumineuse.
La planète est une planète gazeuse avec 29 masses terrestres et 4,6 rayons terrestres. Compte tenu de sa taille et de sa densité, il est classé comme objet de Neptune. Cet objet est rare, non pas parce qu'il a un albédo élevé ou parce qu'il s'agit d'un objet de type Neptane (un tiers de toutes les exoplanètes confirmées sont des objets de type Neptane). C'est rare car il est trop proche de son étoile hôte pour qu'un objet Neptune soit ici !
Normalement, les planètes qui volent près de leurs étoiles sont soit d’énormes géantes gazeuses (telles que les « Jupiters chauds »), soit des planètes rocheuses de la taille de la Terre. Parce que si vous n'êtes pas un bouclier de chair comme le premier, vous serez mangé et dépouillé par les étoiles dans un laps de temps très court (disons 100 millions d'années), vous laissant avec un petit noyau solide.
Cela est particulièrement vrai lorsqu'il s'agit de jeunes stars. Par exemple, l'étoile hôte de la planète (LTT 9779), qui fait environ 80 % de la taille de notre soleil, est également une étoile de séquence G. Mais comparé au majestueux « oncle d'âge moyen » du Soleil, âgé de 4,6 milliards d'années, la star est encore un « jeune homme » de moins de 2 milliards d'années. Face à une jeune étoile dotée d’un très fort rayonnement, il serait presque impossible pour une planète de la taille de Neptune de s’enfermer dans son atmosphère extérieure par sa propre gravité. Son hydrogène et son hélium auraient dû être éliminés, le laissant avec un noyau rocheux nu.
Regardez directement le graphique du rayon planétaire et de la période orbitale, son ordonnée est le rayon planétaire (unité : rayon terrestre), et son abscisse est la période orbitale (unité : jour). On voit que très près de l'étoile (la période orbitale est très courte), il y a essentiellement des planètes d'une ou deux fois le rayon de la Terre ; À des distances légèrement plus grandes, les grandes géantes gazeuses peuvent être stables ; Et les objets de type Neptune au milieu sont pour la plupart plus éloignés. Les objets semblables à Neptune sont rarement trouvés dans le triangle, c'est pourquoi cette région est également connue sous le nom de « désert de Neptune ».
Mais la planète en question (le pentagramme sur la photo) est l'un des rares exemples de « désert de Neptune ». Parce qu'il est si proche de son étoile, il a une très petite orbite, faisant le tour de l'étoile en 0,8 jours, ce qui signifie qu'une « année » au-dessus d'elle ne dure que 19 heures.
A cette proximité de l'étoile, la température à la surface de la planète ne doit pas être fraîche. Oui, sa température d'équilibre est proche de 2 000 K, ce qui est proche de la température de surface d'une naine rouge, c'est pourquoi elle est également appelée Neptune ultra-chaude. La question est donc : comment une petite planète gazeuse, dominée par l’hydrogène et l’hélium, peut-elle conserver son atmosphère à des températures aussi extrêmes ?
Certains scientifiques ont émis l'hypothèse que la planète aurait pu être une géante de la taille de Jupjup avant d'être dépouillée de sa matière par son étoile, lui laissant un corps de la taille de Neptune. Mais il est difficile pour une planète géante de perdre autant de masse en peu de temps avec les seuls vents stellaires et la cuisson chaude (légère évaporation). La planète pourrait donc également connaître d’autres modes d’écoulement de matière, comme un débordement de Roche Lobe (RLO).
Le débordement du lobe de Roche fait ici principalement référence au phénomène selon lequel lorsqu'une planète géante gazeuse se rapproche trop de l'étoile (comme entrer dans la limite de Roche de l'étoile), sous l'action de la force de marée de l'étoile, le gaz extérieur de la planète s'étend au-delà du lobe de Roche de la planète elle-même, entraînant une perte importante de matière planétaire.
La planète est peut-être maintenant en train de passer d'une planète géante à une planète rocheuse, grâce à une combinaison de l'évaporation du rayonnement stellaire et d'un débordement du lobe de Loche dû aux forces de marée. La raison pour laquelle le processus est si lent reste perplexe.
Dans un article publié en octobre 2023 dans la revue Monthly Royal Astronomical Transactions, des chercheurs ont examiné les rayons X de l'étoile hôte de la planète à l'aide du télescope spatial XMM-Newton. Ils ont découvert que l’étoile était en réalité beaucoup plus douce que ce à quoi nous nous attendions. Non seulement sa rotation est inhabituellement lente, mais les rayons X qu’il émet ne sont pas aussi puissants que prévu, seulement 15 fois plus puissants que ceux de ses pairs. Eh bien, je pensais qu’il était un garçon spirituel, mais je ne m’attendais pas à être un érudit faible. Le faible rayonnement stellaire pourrait être l’une des raisons pour lesquelles la planète est capable de maintenir une atmosphère.
Maintenant, la question est : en tant que Neptune chaud, qu’est-ce qui explique son albédo super élevé de 80 % ? Les planètes gazeuses de notre système solaire ont, au mieux, 50 % de l’albédo de Jupiter. Avec une réflectivité aussi élevée, cette planète doit avoir quelque chose de spécial, et son atmosphère cache peut-être quelques secrets.
Heureusement, la planète n'est pas très loin (seulement 264 années-lumière) et avec l'aide de télescopes spatiaux dotés de capacités infrarouges, nous pouvons voir ce qu'il y a dans son atmosphère à travers le spectre de transmission.
Les astronomes ont utilisé les télescopes Spitzer, Hubble et Webb pour observer l'atmosphère de la planète. Effectivement, en plus de la composition attendue en hydrogène et en hélium, l’atmosphère est inhabituellement riche en métaux, des centaines de fois plus abondants que le soleil ! Une analyse minutieuse du spectre a révélé que les nuages dans l’atmosphère étaient en réalité constitués de silicates.
(* En astronomie, les éléments autres que l'hydrogène et l'hélium sont collectivement appelés éléments métalliques)
Les silicates sont essentiellement des éléments comme la pierre, le sable et le verre, et les planètes rocheuses comme la Terre sont essentiellement constituées de silicates. Selon la composition, le point d'ébullition des silicates est généralement supérieur à deux mille degrés (voire même supérieur à mille degrés pour le verre). Étant donné la température d'équilibre de la planète de près de 2,000 degrés, elle pourrait vraiment être vaporisée si elle contenait du sable. Mais ce n'est pas tout. En plus de ces silicates, les scientifiques ont découvert que les nuages contiennent également du titane, un métal. En d'autres termes, la surface de la planète est recouverte d'une couche de "nuage de sable de titane", ce n'est pas étonnant que la capacité de réflexion soit si forte, et la planète entière est un grand miroir.
Imaginez l'environnement : une énorme boule de feu suspendue dans le ciel, entourée de nuages de vapeur métallique. Lorsque la température est plus fraîche, ces nuages de métaux lourds se condensent en « gouttes de pluie » et tombent. Le métal liquide est ensuite à nouveau évaporé à haute température, et ainsi de suite.
Ok, donc pour résumer : pourquoi cette planète pourrait-elle être dans le désert de Neptune ?
1. Bien qu'elle soit proche de son étoile, son étoile hôte est très faible en rayons X et son vent stellaire n'est pas fort ;
2. La teneur en métaux de l'atmosphère de la planète est très élevée, ce qui rend toute son atmosphère très lourde et difficile à emporter ;
3. L'albédo élevé provoqué par le nuage métallique bloque la majeure partie du rayonnement de l'étoile, ce qui empêche également la planète de trop cuire.
Ces raisons semblent plausibles jusqu’à présent, mais le mystère de ce Neptune super chaud n’est que provisoirement résolu. Le JWST pourrait l’observer plus en détail à l’avenir, dans l’espoir que davantage de preuves aideront à résoudre le mystère.
