اكتشف خوفو أن كوكب خارج المجموعة الشمسية شديد الحرارة يتصرف كمرآة

اكتشفت مهمة خوفو التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) LTT9779 ب ، وهج معروف[{” attribute=””>exoplanet with an 80% reflectivity due to its metallic clouds. This ultra-hot Neptune is a unique entity due to its size and unusually close orbit to its star, prompting further studies to understand its atmosphere and survivability.

Data from ESA’s exoplanet mission Cheops has led to the surprising revelation that an ultra-hot exoplanet that orbits its host star in less than a day is covered by reflective clouds of metal, making it the shiniest exoplanet ever found.

Aside from the Moon, the brightest object in our night sky is planet Venus, whose thick cloud layer reflects around 75% of the Sun’s light. By comparison, Earth only reflects around 30% of incoming sunlight.

Now for the first time, astronomers have found an exoplanet that can match Venus’ shininess: planet LTT9779 b. New detailed measurements by ESA’s Cheops mission reveal that this planet reflects a whopping 80% of the light shone on it by its host star.

An artist impression of exoplanet LTT9779b orbiting its host star. The planet is around the size of Neptune and reflects 80% of the light shone on it, making it the largest known “mirror” in the Universe. This shininess was discovered by detailed measurements made by ESA’s Cheops of the amount of light coming from the planet-star system. Because the planet reflects starlight back to us, the amount of light reaching Cheops’ instruments slightly decreased when the planet moved out of view behind its star. This small decrease could be measured thanks to the high precision of the detectors. Credit: Ricardo Ramírez Reyes (Universidad de Chile)

Cheops’ high-precision measurements were a targeted follow-up from the planet’s initial discovery and characterization in 2020 by NASA’s TESS mission and ground-based instruments such as the ESO HARPS instrument in Chile.

The exoplanet is around the size of Neptune, making it the largest “mirror” in the Universe that we know of today. The reason for its high reflectivity is that it is covered by metallic clouds. These are mostly made of silicate – the same stuff that sand and glass are made of – mixed with metals like titanium.

“Imagine a burning world, close to its star, with heavy clouds of metals floating aloft, raining down titanium droplets,” says James Jenkins, astronomer at Diego Portales University and CATA (Santiago, Chile). James co-authored a scientific paper describing the new research, published in the journal Astronomy & Astrophysics today.

A sky filled with clouds of metal

The fraction of light that an object reflects is called its ‘albedo’. Most planets have a low albedo, either because they have an atmosphere that absorbs a lot of light, or because their surface is dark or rough. Exceptions tend to be frozen ice worlds, or planets like Venus which have a reflective cloud layer.

LTT9779 b’s high albedo came as a surprise because the planet’s side facing its star is estimated to be around 2000 °C. Any temperature above 100 °C is too hot for clouds of water to form, but the temperature of this planet’s atmosphere should even be too hot for clouds made of metal or glass.

Data from ESA’s exoplanet mission Cheops has led to the surprising revelation that an ultra-hot exoplanet that orbits its host star in less than a day is covered by reflective clouds of metal, making it the shiniest exoplanet ever found. Credit: ESA

“It was really a puzzle, until we realized we should think about this cloud formation in the same way as condensation forming in a bathroom after a hot shower,” notes Vivien Parmentier, researcher at the Observatory of Côte d’Azur (France) and co-author of this research. Vivien explains: “To steam up a bathroom you can either cool the air until water vapor condenses, or you can keep the hot water running until clouds form because the air is so saturated with vapor that it simply can’t hold any more. Similarly, LTT9779 b can form metallic clouds despite being so hot because the atmosphere is oversaturated with silicate and metal vapors.”

The planet that shouldn’t exist

Being shiny isn’t the only surprising thing about LTT9779 b. Its size and temperature make it a so-called ‘ultra-hot Neptune’, but no other planets of this size and mass have been found to orbit so close to their star. This means it lives in what’s known as the ‘hot Neptune desert’.

The planet has a radius 4.7 times as big as Earth’s, and a year on LTT9779 b takes just 19 hours. All previously discovered planets that orbit their star in less than a day are either ‘hot Jupiters’ – gas giants with a radius at least ten times larger than Earth’s – or rocky planets smaller than two Earth radii.

https://www.youtube.com/watch؟v=dz9quMahGmI
هذا انطباع فنان عن كوكب خارجي LTT9779b يدور حول نجمه المضيف. حجم الكوكب يقارب حجم نبتون ويعكس 80٪ من الضوء الذي يضيء عليه ، مما يجعله أكبر “مرآة” معروفة في الكون. تم اكتشاف السطوع من خلال قياسات مكثفة قام بها خوفو التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لكمية الضوء من نظام الكواكب النجمية. نظرًا لأن الكوكب يعكس ضوء النجوم إلينا مرة أخرى ، حيث ابتعد الكوكب عن الرؤية خلف نجمه ، انخفض مقدار الضوء الذي يصل إلى أدوات Ceobs قليلاً. يمكن قياس هذا الانخفاض الطفيف بسبب الدقة العالية لأجهزة الكشف. الائتمان: ريكاردو راميريز رييس (يونيفرسيداد دي تشيلي)

تقول فيفيان: “إنه كوكب لا يجب أن يوجد”. “نتوقع كواكب كهذه أن تتفجر أجواءها بفعل نجمها ، تاركة وراءها صخورًا عارية.”

يعلق المؤلف الأول سيرجيو هوير من مختبر مرسيليا للفيزياء الفلكية: “نعتقد أن هذه الغيوم المعدنية تساعد الكوكب على البقاء في صحراء نبتون الحارة. تعكس الغيوم الضوء وتمنع ارتفاع درجة حرارة الكوكب وتبخره. وفي الوقت نفسه ، فإن وجود المزيد من المعادن يجعل الكوكب و غلافه الجوي أثقل وأصعب في النفخ

دراسة الكواكب الخارجية وهي مخفية

لتحديد خصائص LTT9779 b ، نظرت بعثة خوفو التي تميز الكواكب الخارجية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية إلى الكوكب وهو يتحرك خلف نجمه المضيف. نظرًا لأن الكوكب يعكس الضوء ، يتحد النجم والكوكب لإرسال المزيد من الضوء نحو التلسكوب الفضائي قبل أن يصبح الكوكب بعيدًا عن الأنظار. يخبرك الاختلاف في الضوء المرئي الذي يتم استقباله قبل وبعد تحجب الكوكب بكمية الضوء التي يعكسها الكوكب.

يعتمد البرنامج على دقة خوفو وتغطيته على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. يقول سيرجيو: “فقط باستخدام خوفو يمكن قياس التغير الطفيف في إشارة النجم الكسوف بدقة”.

انطباع الفنان عن خوفو ، القمر الصناعي الخارجي المميز لوكالة الفضاء الأوروبية في مدار فوق الأرض. في هذا العرض غطاء التلسكوب للقمر الصناعي مفتوح. الائتمان: ESA / ATG medialab

يضيف Maximilian Günther ، عالم مشروع Cheops في وكالة الفضاء الأوروبية ESA: “خوفو هي أول مهمة فضائية مخصصة لمتابعة وتوصيف الكواكب الخارجية المعروفة بالفعل. على عكس مهام المسح الكبيرة التي تركز على اكتشاف أنظمة الكواكب الخارجية الجديدة ، فإن خوفو مرن بما يكفي للتركيز بسرعة على أهداف مثيرة للاهتمام ، وليس لدينا تغطية أخرى لتحقيق التغطية والدقة التي لا يمكن الحصول عليها.

من خلال النظر إلى نفس الكوكب بأدوات مختلفة ، نحصل على الصورة الكاملة. “إن LTD9779b هدف ممتاز لمتابعة القدرات الاستثنائية لكل من تلسكوبات الفضاء هابل وجيمس ويب” ، هذا ما يشير إليه عالم العمليات العلمية في وكالة الفضاء الأوروبية إميلي ريكمان. “سيسمحون لنا باستكشاف هذا الكوكب الخارجي بمدى أطوال موجية أوسع ، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، لفهم تكوين غلافه الجوي بشكل أفضل.”

إن مستقبل أبحاث الكواكب الخارجية مشرق ، لأن Ceobs هي الأولى من سلسلة بعثات مخصصة للكواكب الخارجية. سينضم إليه أفلاطون في عام 2026 ، والذي سيركز على إيجاد كواكب شبيهة بالأرض تدور على مسافة محتملة تدعم الحياة من نجمها. من المقرر أن تنضم آرييل إلى البحرية في عام 2029 وستتخصص في دراسة أجواء الكواكب الخارجية.

المرجع: “The Extremely High Albedo of LTD 9779b الذي تم الكشف عنه بواسطة CHEOPS: An Ultrahot Neptune مع جو معدني للغاية” بقلم S. Hoyer ، JS Jenkins ، V. Parmentier ، M. Deleuil ، G. Scandariato ، TG Diazilson ، MR Diazilson ، IJM كروسفيلد. ، د. دراغومير ، د. كاتاريا ، م. العدس ، ر. راميريز ، PA Red Rocks and JI Vines ، 10 يوليو 2023 ، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202346117