Apakah planet berbatu lebih terang ataukah planet gas lebih terang? Bintang paling terang di tata surya, baik dari segi magnitudo tampak maupun albedo Bond, tentu saja adalah tetangga Bumi, Venus. Sebagai sebuah planet, Venus jauh lebih terang dibandingkan bintang-bintang yang kita lihat, dan jelas merupakan "bintang paling terang di langit malam". Meskipun planet paling terang di tata surya kita adalah planet berbatu, hal yang sama tidak berlaku untuk tata surya bagian luar. Dapatkah Anda membayangkan sebuah dunia dengan awan uap logam dan hujan titanium di sekelilingnya?
"Cahaya bulan yang cerah sebelum tidur, diduga ada embun beku di tanah". Kita tahu bahwa meskipun bulan disebut cahaya bulan, namun cahaya tersebut tidak dipancarkan oleh bulan itu sendiri, melainkan dipantulkan oleh sinar matahari. Hal yang sama berlaku untuk planet. Meskipun bulan tampak terang, hal ini sebagian besar disebabkan karena letaknya yang sangat dekat dengan kita, bukan karena bulan memantulkan cahaya. Albedo bulan sebenarnya sangat rendah, hanya sekitar 10 persen.
Planet yang paling tidak reflektif di antara delapan planet di tata surya adalah Merkurius, yang, seperti bulan, tidak memiliki atmosfer, dengan albedo kurang dari 9 persen. Planet lain tidak terlalu reflektif jika memiliki atmosfer sama sekali. Seperti Bumi, albedonya hampir sama dengan planet gas, yaitu sekitar 30%. Jupiter sedikit lebih besar, 50 persen. Namun Venus memiliki albedo tertinggi. Berkat atmosfernya yang tebal dan awan asam sulfat yang unik, Venus memiliki albedo sebesar 76 persen! Jadi bisa dikatakan Venus merupakan objek paling terang di langit setelah matahari dan bulan.
Agar sebuah planet menjadi "tercantik", selain penampilannya (albedo tinggi), ia juga harus cukup dekat dengan bintangnya. Venus, misalnya, tidak hanya mengungguli semua pesaingnya dalam hal albedo, namun juga memiliki hubungan yang sangat panas dengan Matahari, hanya berjarak 00,72 unit astronomi dari Matahari (3/4 jarak dari Bumi ), nomor dua setelah Merkurius. Jadi planet paling terang di luar tata surya kita pasti juga sangat dekat dengan bintang induknya.
Pada tahun 2019, para astronom menemukan sebuah planet langka yang disebut LTT 9779 b (TOI-193 b) di sebelah sebuah bintang yang berjarak 264 tahun cahaya. Berdasarkan metode transitnya, planet ini sangat terang dengan albedo 80 persen, lebih tinggi dari Venus. Dan benar saja, jaraknya sangat dekat dengan bintang induknya, hanya 1/42 jarak Venus ke Matahari (0,017 unit astronomi). Begitu dekat dengan sumber cahaya dan sangat reflektif, Anda bisa membayangkan betapa terangnya cahaya itu.
Planet ini merupakan planet gas dengan 29 massa Bumi dan 4,6 jari-jari Bumi. Mengingat ukuran dan kepadatannya, ia diklasifikasikan sebagai objek Neptunus. Objek ini langka bukan karena memiliki albedo yang tinggi atau karena merupakan objek mirip Neptana (sepertiga dari semua exoplanet yang dikonfirmasi adalah objek mirip Neptana). Jarang terjadi karena terlalu dekat dengan bintang induknya sehingga objek Neptunus tidak bisa berada di sini!
Biasanya, planet yang terbang dekat dengan bintangnya adalah planet gas raksasa (seperti "Jupiter panas") atau planet berbatu seukuran Bumi. Karena jika Anda bukan perisai daging seperti sebelumnya, Anda akan dimakan dan ditelanjangi oleh bintang-bintang dalam waktu yang sangat singkat (katakanlah, 100 juta tahun), meninggalkan Anda dengan inti padat yang kecil.
Hal ini terutama berlaku jika menyangkut bintang-bintang muda. Misalnya, bintang induk planet tersebut (LTT 9779), yang berukuran sekitar 80 persen matahari kita, juga merupakan bintang deret G. Namun dibandingkan dengan "paman paruh baya" matahari yang berusia 4,6 miliar tahun, bintang tersebut masih merupakan "pria muda" yang berusia kurang dari 2 miliar tahun. Ketika berhadapan dengan bintang muda dengan radiasi yang sangat kuat, hampir mustahil bagi planet sebesar Neptunus untuk mengunci atmosfer luarnya karena gravitasinya sendiri. Hidrogen dan heliumnya seharusnya telah dihilangkan, sehingga menyisakan inti berbatu yang gundul.
Perhatikan langsung grafik jari-jari planet dan periode orbitnya, ordinatnya adalah jari-jari planet (satuan: jari-jari bumi), dan absisnya adalah periode orbit (satuan: hari). Terlihat bahwa sangat dekat dengan bintang (periode orbitnya sangat pendek), pada dasarnya terdapat planet yang radiusnya satu atau dua kali bumi; Pada jarak yang sedikit lebih jauh, raksasa gas besar bisa stabil; Dan objek mirip Neptunus berada di tengah, sebagian besar jaraknya lebih jauh. Benda mirip Neptunus jarang ditemukan di segitiga tersebut, sehingga kawasan ini dikenal juga dengan sebutan "gurun Neptunus".
Namun planet yang dimaksud (pentagram pada gambar) adalah salah satu dari sedikit contoh "gurun Neptunus". Karena jaraknya sangat dekat dengan bintangnya, ia mempunyai orbit yang sangat kecil, mengelilingi bintang dalam waktu 0,8 hari, yang berarti "tahun" di atasnya hanya berlangsung selama 19 jam.
Sedekat ini dengan bintang, suhu permukaan planet pasti tidak dingin. Ya, suhu kesetimbangannya hampir 2000K, mendekati suhu permukaan katai merah, sehingga disebut juga Neptunus Ultra-panas. Jadi pertanyaannya adalah: bagaimana sebuah planet gas kecil, yang didominasi oleh hidrogen dan helium, dapat mempertahankan atmosfernya pada suhu ekstrem seperti itu?
Beberapa ilmuwan berspekulasi bahwa planet ini mungkin berukuran raksasa Jupjup sebelum materialnya dilucuti oleh bintangnya, sehingga memiliki tubuh sebesar Neptunus. Namun sulit bagi sebuah planet raksasa untuk kehilangan massa sebanyak itu dalam waktu singkat hanya dengan angin bintang dan pembakaran panas (penguapan ringan). Jadi planet ini mungkin juga mengalami aliran material lain, seperti Roche Lobe Overflow (RLO).
Luapan lobus Roche di sini terutama mengacu pada fenomena ketika planet gas raksasa terlalu dekat dengan bintang (seperti memasuki batas Roche bintang), di bawah pengaruh gaya pasang surut bintang, gas terluar planet tersebut meluas melampaui lobus Roche planet itu sendiri, mengakibatkan hilangnya material planet dalam jumlah besar.
Planet ini mungkin sedang dalam proses transisi dari planet raksasa ke planet berbatu, berkat kombinasi penguapan dari radiasi bintang dan limpahan lobus Loche akibat gaya pasang surut. Mengapa prosesnya begitu lambat masih membingungkan.
Dalam makalah yang diterbitkan pada Oktober 2023 di jurnal Monthly Royal Astronomical Transactions, para peneliti mengamati sinar-X dari bintang induk planet tersebut menggunakan teleskop luar angkasa XMM-Newton. Mereka menemukan bahwa bintang itu sebenarnya jauh lebih lembut dari yang kita perkirakan. Bukan hanya rotasinya yang luar biasa lambat, namun sinar-X yang dipancarkannya tidak sekuat yang diharapkan, hanya 15 kali lebih kuat dari rekan-rekannya. Yah, kupikir dia adalah anak roh, tapi aku tidak berharap menjadi seorang sarjana yang lemah. Radiasi bintang yang lemah mungkin menjadi salah satu alasan planet ini mampu mempertahankan atmosfernya.
Sekarang pertanyaannya adalah: sebagai Neptunus yang panas, apa yang menjelaskan albedo supertingginya sebesar 80 persen? Planet gas di tata surya kita memiliki albedo Jupiter paling banyak 50 persen. Dengan reflektifitas yang tinggi, pasti ada sesuatu yang istimewa tentang planet ini, dan atmosfernya mungkin menyembunyikan beberapa rahasia.
Untungnya jarak planet ini tidak terlalu jauh (hanya 264 tahun cahaya), dan dengan bantuan teleskop luar angkasa berkemampuan inframerah, kita dapat melihat apa yang ada di atmosfernya melalui spektrum transmisi.
Para astronom menggunakan teleskop Spitzer, Hubble dan Webb untuk mengamati atmosfer planet. Benar saja, selain komposisi hidrogen dan helium yang diharapkan, atmosfer juga memiliki kandungan logam yang sangat tinggi, ratusan kali lebih banyak daripada matahari! Analisis spektrum yang cermat mengungkapkan bahwa awan di atmosfer sebenarnya terbuat dari silikat.
(* Dalam astronomi, unsur selain hidrogen dan helium secara kolektif disebut sebagai unsur logam)
Silikat pada dasarnya adalah benda-benda seperti batu, pasir, dan kaca, dan planet berbatu seperti Bumi pada dasarnya terbuat dari silikat. Tergantung pada komposisinya, titik didih silikat umumnya lebih dari dua ribu derajat (atau bahkan lebih dari seribu derajat untuk kaca). Mengingat suhu keseimbangan planet yang hampir 2,000 derajat, planet ini benar-benar dapat menguap jika ada pasir di dalamnya. Tapi bukan itu saja. Selain silikat tersebut, para ilmuwan menemukan bahwa awan juga mengandung logam titanium. Dengan kata lain, permukaan planet ini ditutupi lapisan “awan pasir titanium”, tak heran kemampuan pemantulannya begitu kuat, dan seluruh planet menjadi cermin besar.
Bayangkan lingkungannya: bola api besar yang tergantung di langit, dikelilingi oleh awan uap logam. Ketika suhu lebih dingin, awan logam berat ini mengembun menjadi “tetesan hujan” dan jatuh. Logam cair tersebut kemudian diuapkan kembali pada suhu tinggi, dan seterusnya.
Oke, rangkumannya: mengapa planet ini bisa berada di gurun Neptunus?
1. Meskipun dekat dengan bintangnya, bintang induknya sangat lemah dalam sinar-X dan angin bintangnya tidak kuat;
2. Kandungan logam di atmosfer planet sangat tinggi, sehingga seluruh atmosfernya menjadi sangat berat dan sulit untuk diledakkan;
3. Albedo tinggi yang disebabkan oleh awan logam menghalangi sebagian besar radiasi bintang, sehingga mencegah planet mengalami overbaking.
Sejauh ini alasan-alasan tersebut tampaknya masuk akal, namun misteri Neptunus yang super panas ini hanya terpecahkan untuk sementara. Hal ini mungkin akan diamati lebih detail oleh JWST di masa depan, dengan harapan lebih banyak bukti akan membantu memecahkan misteri tersebut.
