ESA’nın Cheops misyonu, %80’lik bir albedo (yansıma) ile ultra-sıcak bir ötegezegen olan LTT9779 b’yi keşfetti ve bu, onu şimdiye kadar bulunan en parlak dış gezegen haline getirdi. Bu ölçümler, albedosu %75 olan Venüs’ün ve Dünya’nın albedo’su %30’un üzerindeydi. LTT9779 b’nin yüksek yansıtıcılığı, öncelikle silikat ve titanyum gibi metallerden oluşan metalik bulut örtüsünden kaynaklanmaktadır.
ESA’nın Cheops misyonu, bilinen en parlak LTT9779 b’yi buldu[{” 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.
Bu, bir sanatçının, ev sahibi yıldızının yörüngesinde dönen ötegezegen LTT9779b’ye ilişkin izlenimidir. Gezegen, Neptün büyüklüğündedir ve üzerine düşen ışığın %80’ini yansıtır, bu da onu Evrendeki bilinen en büyük “ayna” yapar. Bu parlaklık, gezegen-yıldız sisteminden gelen ışık miktarının ESA’dan Cheops tarafından yapılan ayrıntılı ölçümleriyle keşfedildi. Gezegen yıldız ışığını bize geri yansıttığı için, Cheops’un aletlerine ulaşan ışık miktarı, gezegen yıldızının arkasından görüş alanından çıktığında biraz azaldı. Bu küçük düşüş, dedektörlerin yüksek hassasiyeti sayesinde ölçülebilir. Kredi: Ricardo Ramírez Reyes (Universidad de Chile)
Vivien, “Var olmaması gereken bir gezegen” diyor. “Bunun gibi gezegenlerin atmosferlerinin yıldızları tarafından uçup gitmesini ve geride çıplak kaya bırakmasını bekliyoruz.”
Marsilya Astrofizik Laboratuvarı’ndan ilk yazar Sergio Hoyer şu yorumu yapıyor: “’Bu metal bulutların gezegenin sıcak Neptün çölünde hayatta kalmasına yardımcı olduğuna inanıyoruz. Bulutlar ışığı yansıtır ve gezegenin aşırı ısınmasını ve buharlaşmasını engeller. Bu arada, oldukça metalik olması gezegeni ve atmosferini ağırlaştırıyor ve uçup gitmesini zorlaştırıyor.”
Gizlendiğinde bakarak bir dış gezegeni incelemek
LTT9779 b’nin özelliklerini belirlemek için, ESA’nın ötegezegen karakterize eden Cheops görevi, gezegen ev sahibi yıldızının arkasına geçtiğinde baktı. Gezegen ışığı yansıttığı için, yıldız ve gezegen birleşimi, gezegen gözden kaybolmadan hemen önce, hemen sonrasına göre uzay teleskopuna daha fazla ışık gönderir. Gezegen gizlenmeden hemen önce ve sonra alınan görünür ışıktaki fark, size gezegenin ne kadar ışık yansıttığını söyler.
Bu proje, Cheops’un hassasiyetine ve 7/24 kapsamasına dayanıyordu. Sergio, “Gezegeni örten yıldızdan gelen sinyaldeki küçük değişikliği kesin olarak ölçmek yalnızca Cheops ile mümkündü” diyor.
ESA’nın Dış Gezegen Uydusunu Karakterize Eden Cheops’un Dünya’nın yörüngesindeki sanatçı izlenimi. Bu görünümde uydunun teleskop kapağı açıktır. Kredi: ESA / ATG medialab
ESA’nın Cheops projesi bilim adamı Maximilian Günther şunları ekliyor: “Cheops, halihazırda bilinen ötegezegenlerin takibine ve karakterizasyonuna adanmış ilk uzay görevidir. Yeni ötegezegen sistemlerini keşfetmeye odaklanan büyük araştırma görevlerinin aksine, Cheops ilginç hedeflere hızla odaklanmak için yeterli esnekliğe sahip ve genellikle başka hiçbir şekilde elde edemeyeceğimiz bir kapsama ve kesinliğe ulaşabiliyor.”
Aynı ötegezegene farklı araçlarla bakarak resmin tamamını anlarız. ESA bilim operasyonları uzmanı Emily Rickman, “LTT9779 b, hem Hubble hem de James Webb uzay teleskoplarının olağanüstü yetenekleriyle takip için ideal bir hedeftir” diyor. “Atmosferinin bileşimini daha iyi anlamak için bu ötegezegeni kızılötesi ve UV ışığı da dahil olmak üzere daha geniş bir dalga boyu aralığıyla keşfetmemize izin verecekler.”
Cheops, özel bir dış gezegen görevi üçlüsünün ilki olduğundan, ötegezegen araştırmalarının geleceği parlak. 2026’da Platon’a katılacak ve yıldızlarından muhtemelen yaşamı destekleyen bir mesafede yörüngede dönen Dünya benzeri gezegenlere odaklanacak. Ariel, 2029’da filoya katılmaya hazırlanıyor ve ötegezegen atmosferlerini inceleme konusunda uzmanlaşacak.
Referans: S. Hoyer, JS Jenkins, V. Parmentier, M. Deleuil, G. Scandariato, TG Wilson, MR Díaz, “CHEEPS tarafından ortaya çıkarılan LTT 9779 b’nin son derece yüksek albedo’su: Son derece metalik atmosfere sahip ultra sıcak bir Neptün”. IJM Crossfield, D. Dragomir, T. Kataria, M. Lendl, R. Ramirez, PA Peña Rojas ve JI Vines, 10 Temmuz 2023, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202346117