Ακόμη και η άμμος λιώνει – Το μυστήριο του “αφράτου” πλανήτη αποκαλύπτεται

Οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν, οι εξωπλανήτες έχουν πυριτικά νέφη. Μια από τις πρόσφατες ανακαλύψεις σχετίζεται με τον θερμό Δία WASP-107b, που φέρει το παρατσούκλι “χνουδωτός” λόγω των ιδιαιτεροτήτων της ατμόσφαιρας. Πώς μοιάζουν οι κόσμοι, όπου εξατμίζονται πυρίμαχα ορυκτά.

Υπόθεση των πυριτικών νεφών

Στη Γη, τα σύννεφα προκύπτουν από τους υδρατμούς που εξατμίζονται από την επιφάνεια. Ο Δίας περιβάλλεται από ένα κέλυφος αερίου, μέσα στο οποίο ένα στρώμα ομίχλης από αμμωνία και υδρόθειο αμμωνίου. Τα σύννεφα στην Αφροδίτη αποτελούνται από σταγονίδια θειικού οξέος. Και έξω από το ηλιακό σύστημα, υπάρχουν πλανήτες με σύννεφα από άμμο και μέταλλο.

Το 1995, Ελβετοί αστρονόμοι ανακάλυψαν τον πρώτο εξωπλανήτη, με μάζα κοντά στον Δία, αλλά πολύ κοντά στο άστρο του. Αυτό ήταν έκπληξη, επειδή στο ηλιακό σύστημα βρέθηκαν κοντά στον ήλιο μικρούς βραχώδεις πλανήτες, και γίγαντες αερίου πολύ μακριά.

Ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από το ηλιόμορφο άστρο 51 Pegasus σε απόσταση πενήντα ετών φωτός. Ονομάστηκε 51 Pegasus b και ονομάστηκε Βελλεροφόντης, προς τιμήν του αρχαίου Έλληνα ήρωα που χαλιναγώγησε το φτερωτό άλογο. Σύντομα έγινε σαφές ότι επρόκειτο για μια νέα κατηγορία εξωπλανητών συγκρίσιμων σε μάζα και μέγεθος με τον Δία. Λόγω της εγγύτητάς τους στο άστρο, είναι καυτοί στην αφή, γι’ αυτό και ονομάζονται θερμοί Δίαδες. Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι έχουν ατμόσφαιρα.

Σε μια εργασία του 2000, επιστήμονες από τις ΗΠΑ μοντελοποίησαν την ατμόσφαιρα του 51 Pegasus b με βάση υπολογισμένα φωτομετρικά δεδομένα. Σύμφωνα με την υπόθεσή τους, η θερμοκρασία στο εσωτερικό και στην επιφάνεια είναι πολύ υψηλή, περίπου 1200 kelvin. Ακόμη και τα πυριτικά άλατα από τον μανδύα εξατμίζονται, αλλά συμπυκνώνονται στην ατμόσφαιρα, σχηματίζοντας ένα νεφελώδες στρώμα από αιωρούμενα μικροαπολιθώματα ορυκτών όπως ο ενστατίτης (MgSiO3).

Ανώμαλοι καφέ νάνοι

Ένας άλλος ασυνήθιστος τύπος κοσμικών σωμάτων είναι οι καφέ νάνοι. Θα έπρεπε να είχαν γίνει αστέρια, αλλά λόγω της χαμηλής μάζας τους δεν φούντωσαν ποτέ, μετατρεπόμενοι σε κάτι παρόμοιο με γίγαντες αερίου όπως ο Δίας.

Οι ανωμαλίες στα δεδομένα από το τηλεσκόπιο Spitzer, που παρατήρησε καφέ νάνους την περίοδο 2003-2009-my, έχουν απασχολήσει εδώ και καιρό τους αστρονόμους. Αποδείχθηκε ότι στην ατμόσφαιρα ορισμένων υπάρχουν στρώματα νέφους από πυριτικά άλατα. Πρόσφατα, επιστήμονες από τον Καναδά ανέλυσαν τα αποτελέσματα, επέλεξαν εκατό αντικείμενα και προσδιόρισαν τη θερμοκρασία τους: 1300-2000 Κέλβιν. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, όντως σχηματίζονται νέφη πυριτικών αλάτων.

Μια βροχή από σταγονίδια τιτανίου

Αυτό επιβεβαιώθηκε από τις παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου James Webb. Στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα μελετήθηκαν τα φάσματα του εξωπλανήτη VHS 1256 b, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από ένα διπλό σύστημα με περίοδο δέκα χιλιάδων ετών σε τροχιά που απέχει τέσσερις φορές περισσότερο από τον Πλούτωνα από τον Ήλιο.

Η ατμόσφαιρα εκεί αναβλύζει συνεχώς, αναδεύεται. Στα βάθη, όπου οι θερμοκρασίες φτάνουν τους 830 βαθμούς Κελσίου, σχηματίζονται νέφη πυριτικών σωματιδίων. Το λεπτό τους κλάσμα μοιάζει με ομίχλη, ενώ το χονδρό τους κλάσμα μοιάζει περισσότερο με άμμο. Λόγω της χαμηλότερης βαρύτητας από ό,τι στους καφέ νάνους, τα πυριτικά νέφη βρίσκονται σε μεγαλύτερο υψόμετρο, γεγονός που τα καθιστά βολικά για την έρευνα.

Το 2017, ο εξωπλανήτης WASP-107b ανακαλύφθηκε στον αστερισμό της Παρθένου σε απόσταση περίπου διακοσίων ετών φωτός. Περιστρέφεται γύρω από ένα ελαφρώς ψυχρότερο και μικρότερης μάζας αστέρι από τον Ήλιο. Είναι παρόμοιος σε μάζα με τον Ποσειδώνα, αλλά με πολύ μεγαλύτερη ακτίνα. Τέτοιοι κόσμοι ονομάζονται υπερνεφτένιοι.

Σε γενικές γραμμές, η πυκνότητα του πλανήτη είναι πολύ χαμηλή και ο πυρήνας του έχει ακόμη μικρότερη μάζα από την αναμενόμενη. Αυτό δεν επιτρέπει στο κέλυφος του αερίου να συγκρατηθεί σφιχτά, και σταδιακά απομακρύνεται από τον αστρικό άνεμο – ένα νέφος που ακολουθεί τον πλανήτη.

Η ατμόσφαιρα του WASP-107b είναι πολύ μεγάλη και αραιή, γι’ αυτό και αποκαλείται “χνουδωτή”, “φουσκωτή”. Είναι καλό να το βλέπεις μέσα από ένα τηλεσκόπιο. Ως αποτέλεσμα, οι Ευρωπαίοι επιστήμονες προσδιόρισαν τη σύνθεσή της. Όπως αποδείχθηκε, εκτός από υδρατμούς και διοξείδιο του θείου, υπάρχουν και πυριτικά άλατα, τα οποία σχηματίζουν σύννεφα στα ανώτερα στρώματα.

Ο πλανήτης LTT9779b έχει μια ακόμη πιο εξωτική ατμόσφαιρα. Αυτό διαπιστώθηκε πρόσφατα με το διαστημικό τηλεσκόπιο Cheops. Αυτό το ουράνιο σώμα αντανακλά έως και το 80% του φωτός του άστρου του (ένα ανάλογο του Ήλιου), πράγμα που σημαίνει ότι είναι πολύ φωτεινό. Συνήθως οι πλανήτες είναι αμυδροί. Οι εξαιρέσεις είναι σπάνιες. Στο ηλιακό σύστημα, είναι η Αφροδίτη και ο παγωμένος δορυφόρος του Δία, ο Εγκέλαδος.

Ο LTT9779b βρίσκεται πολύ κοντά στο άστρο του, με 2100 μοίρες κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τέτοια αντικείμενα ονομάζονται σούπερ θερμοί Ποσειδόνες. Δεν θα έπρεπε να έχουν καθόλου ατμόσφαιρα: ό,τι εξατμίζεται από την επιφάνεια παρασύρεται από τον αστρικό άνεμο. Ωστόσο, ο LTT9779b καλύπτεται από βαριά σύννεφα πυριτικών αλάτων, που ρίχνουν βροχή τιτανίου στην επιφάνεια. Όπως εξηγούν οι επιστήμονες, ο πλανήτης είναι τόσο καυτός που το αέριο περίβλημα είναι υπερκορεσμένο με ατμούς μετάλλων 400 φορές ισχυρότερους από εκείνους του Ήλιου. Αυτό επιτρέπει την παγίδευση των μεταλλικών νεφών και η αφθονία των πυριτικών αλάτων παρέχει εξαιρετική φωτεινότητα.

[ΠΗΓΗ]