O planetă de lavă care ar trebui să fie rocă goală reflectă 74% din lumina stelei sale

Telescopul Spațial James Webb a descoperit că o planetă stâncoasă acoperită cu rocă topită, care orbitează atât de aproape de steaua sa încât un an acolo durează mai puțin de jumătate de zi pe Pământ, reflectă lumina aproape la fel de bine ca Venus. Webb a urmărit planeta pe aproape întreaga sa orbită și a văzut că aceasta trimite înapoi în spațiu cea mai mare parte a luminii stelare care cade pe ea, în loc să o absoarbă.

Acest lucru nu ar trebui să se întâmple. Lava este întunecată, iar o lume stâncoasă mică, supusă unei radiații atât de puternice, era de așteptat să-și fi pierdut atmosfera cu mult timp în urmă, rămânând o bilă neagră și carbonizată. O planetă strălucitoare înseamnă că deasupra magmei se află ceva: o atmosferă groasă, probabil purtând nori reflectorizanți formați din rocă care s-a evaporat de pe suprafață.

Acest lucru face ca TOI-561 b să fie unul dintre cele mai solide cazuri de până acum ale unei planete stâncoase dincolo de sistemul solar care și-a păstrat atmosfera. JWST a verificat o serie de lumi stâncoase mici, majoritatea în jurul stelelor pitice roșii, și a găsit în principal rocă goală. Aici, planeta cu cele mai mici șanse de a avea o atmosferă pare să fie cea care a păstrat-o.

Studiul, condus de Samuel Boucher de la Université de Montréal, cu Lisa Dang de la University of Waterloo ca lider de proiect, apare în The Astronomical Journal. „Descoperirea noastră provoacă teoriile actuale”, a declarat coautoarea Anjali Piette de la University of Birmingham. „Ne-am aștepta ca o planetă stâncoasă puternic iradiată, precum TOI-561 b, să-și fi pierdut atmosfera acum miliarde de ani.”

Cum a cântărit Webb lumina unei planete pe care nu o poate vedea

Webb nu poate fotografia TOI-561 b, care se pierde în strălucirea stelei sale, aflată la aproximativ 280 de ani-lumină distanță, în constelația Sextantul. Ceea ce poate face este să măsoare strălucirea combinată în infraroșu a stelei și a planetei cu o precizie extremă și să urmărească modul în care această strălucire se modifică pe măsură ce planeta se rotește.

Planeta este aproape sigur în rotație sincronă, cu o față în permanență în lumina zilei și cealaltă în noapte veșnică. Pe măsură ce orbitează, Webb vede mai mult din partea caldă diurnă, apoi mai mult din partea nocturnă. Când planeta trece în spatele stelei, lumina sa dispare, iar magnitudinea acelei scăderi oferă direct strălucirea părții diurne. Această creștere și scădere de-a lungul unei orbite se numește curbă de fază.

Echipa a îndreptat instrumentul NIRSpec al lui Webb spre sistem timp de aproximativ 37 de ore fără întrerupere, acoperind aproape patru orbite, la lungimi de undă în infraroșu cuprinse între aproximativ 3 și 5 micrometri. Partea diurnă a planetei adaugă doar câteva zeci de părți per milion la lumina stelei. Pentru a o izola, cercetătorii au modelat și granularea, modelul lent de fierbere de pe suprafața stelei care face ca luminozitatea acesteia să pâlpâie.

„Această tehnică, cunoscută sub numele de curbă de fază, a relevat că planeta reflectă o cantitate semnificativă de lumină de la steaua sa și că căldura este redistribuită în jurul planetei, nu doar pe partea însorită”, a spus Dang. „Împreună, acestea indică prezența unei atmosfere.”

De ce cifrele exclud roca goală

Argumentul este un buget energetic. O stâncă întunecată și goală la această distanță, absorbind totul și fără a transfera căldură pe partea sa nocturnă, ar trebui să aibă o parte diurnă de aproape 3.200 de kelvin, aproximativ 2.900 de grade Celsius. Webb a măsurat aproximativ 2.050 de kelvin pe partea diurnă, aproape de 1.780 de grade Celsius, și aproximativ 1.090 de kelvin pe partea nocturnă, în jur de 820 de grade Celsius. Roca goală nu are cum să-și încălzească noaptea veșnică.

Partea nocturnă nu este încă suficient de caldă pentru a justifica energia lipsă, așa că cea mai mare parte a acesteia trebuie reflectată înainte de a fi absorbită. Din acest echilibru, echipa derivă un albedo Bond, proporția luminii stelare primite pe care o planetă o trimite înapoi în spațiu, de aproximativ 0,74, plus sau minus aproximativ o zecime. Venus, învelită în nori de acid sulfuric, are aproximativ 0,77, Pământul aproximativ 0,3, iar Luna aproximativ 0,1. Testele de laborator arată că lava este un reflector slab, așa că orice face reflexia nu este solul.

Un model computerizat al climei planetei a susținut acest lucru. Echipa a testat atmosfere de vapori de apă, apă cu dioxid de carbon și oxigen aproape pur, la presiuni la suprafață de până la 10 bari, de zece ori mai mari decât pe Pământ. O stâncă întunecată și goală a dat o curbă de fază mult mai mare decât cea observată, în timp ce atmosferele strălucitoare de 1 până la 10 bari s-au apropiat cel mai mult, indiferent de amestecul de gaze. Autorii suspectează că atmosfera reală este și mai groasă, deoarece densitatea scăzută a planetei indică o înveliș adânc, iar un strat subțire nu ar supraviețui miliarde de ani acestei radiații.

Nori făcuți din materialul nisipului

Reflectorii probabili sunt nori de minerale silicate, familia care include cuarțul și nisipul obișnuit. Partea diurnă este suficient de caldă pentru a vaporiza roca din oceanul de magmă, iar acolo unde aerul se răcește, lângă marginea părții diurne, acel vapor se poate condensa în granule de dioxid de siliciu și silicat de magneziu, care împrăștie lumina foarte eficient la lungimile de undă pe care le-a folosit Webb.

Echipa a testat cel mai dur caz, o planetă care nu reflectă nimic și, prin urmare, are cea mai fierbinte parte diurnă posibilă. Norii s-au format totuși pe partea de dimineață, suficient de la sine pentru un albedo Bond de aproximativ 0,24. Acest lucru sugerează o reacție de feedback: norii răcesc partea diurnă, aerul mai rece permite formarea mai multor nori, iar planeta devine și mai strălucitoare. Deviind lumina, norii reduc, de asemenea, energia care antrenează gazul în spațiu, acționând ca o cremă de protecție solară pentru atmosfera însăși. Un efect similar a fost propus pentru Neptunul fierbinte LTT 9779 b, una dintre cele mai reflectorizante exoplanete cunoscute.

Ce nu rezolvă

Nimeni nu știe din ce este făcută atmosfera. Ar putea fi o pătură densă de dioxid de carbon, un Venus mult mai fierbinte, sau bogată în dioxid de sulf, ca gazele care ies din luna vulcanică a lui Jupiter, Io. Modelele climatice se potrivesc la fel de bine cu amestecurile bogate în apă și cele bogate în oxigen, iar autorii refuză să le claseze.

Cele două detectoare NIRSpec nu sunt, de asemenea, de acord. Unul arată că punctul cel mai fierbinte este deplasat spre vest față de locul în care îl prezic modelele, celălalt arată o parte nocturnă mai rece decât orice model reproduce. Echipa spune că acest lucru s-ar putea datora pâlpâirii stelare rămase, derive cunoscute într-un detector sau diferențe reale în nori sau gaze în funcție de lungimea de undă. Temperaturile se bazează pe o fereastră îngustă în infraroșu care ratează vârful strălucirii planetei, așa că sunt cele mai bune estimări.

Cea mai profundă problemă este de ce există atmosfera. Teoria evadării spune că o super-Pământ atât de iradiată ar trebui să fie dezgolită. Autorii enumeră patru căi de ieșire: planeta s-a născut bogată în gaze, ca un mini-Neptun; atmosferele secundare grele se pierd mult mai lent decât cele ușoare de hidrogen; planeta s-a format mai departe și a migrat spre interior târziu, după tinerețea cea mai aprigă a stelei sale; sau gazele blocate în interiorul topit se scurg înapoi, oceanul de magmă acționând ca un vulcan la scară planetară. Mai mult de una poate fi adevărată.

O lume stâncoasă cu prea puțină rocă

TOI-561 b este cea mai interioară dintre cele patru planete cunoscute care orbitează o stea puțin mai mică și mai rece decât Soarele, cu o vechime de aproximativ 10 miliarde de ani, de două ori vârsta Soarelui. Planeta are aproximativ 1,4 ori lățimea Pământului și de 2,2 ori masa acestuia, așa că este mai puțin densă decât Pământul și decât majoritatea planetelor pe orbite atât de strânse, un indiciu timpuriu al unui strat adânc de material mai ușor. Orbitează de aproximativ 35 de ori mai aproape de steaua sa decât Mercur de Soare, în aproximativ 10,7 ore, și primește de aproximativ 4.700 de ori mai multă lumină stelară decât primește Pământul.

Întrebări frecvente despre TOI-561 b

Ce este TOI-561 b?

O super-Pământ stâncoasă la aproximativ 280 de ani-lumină distanță, de aproximativ 1,4 ori lățimea Pământului. Orbitează steaua sa în aproximativ 10,7 ore, atât de aproape încât se crede că suprafața sa este un ocean global de magmă.

Are TOI-561 b o atmosferă?

Dovezile spun da. Webb a măsurat o parte diurnă mult mai rece decât ar trebui să fie roca goală și o parte nocturnă caldă, ceea ce necesită împreună o atmosferă groasă care reflectă lumina și mișcă căldura în jurul planetei.

Poate o planetă de lavă să aibă nori?

Probabil. Pe TOI-561 b, vaporii de rocă din oceanul de magmă se pot condensa în nori de dioxid de siliciu și silicat de magneziu acolo unde aerul părții diurne se răcește, iar acești nori sunt principala explicație pentru albedoul său Bond de aproximativ 0,74.

Ar putea trăi ceva pe TOI-561 b?

Nu. Cu o parte diurnă de aproape 1.800 de grade Celsius și o suprafață de rocă topită, planeta este mult în afara oricărei game în care viața așa cum o cunoaștem ar putea supraviețui. Valoarea sa constă în ceea ce arată despre modul în care planetele stâncoase își păstrează sau își pierd aerul.

Ce urmează

Aceleași date Webb includ un spectru de tranzit, lumina stelară filtrată prin atmosferă în timp ce planeta a traversat steaua sa, pe care echipa îl va analiza într-o lucrare viitoare pentru a sonda grosimea, compoziția și norii atmosferei. De asemenea, modelează modul în care interiorul și atmosfera au evoluat împreună pentru a vedea care rută de evadare se potrivește.

Webb a colectat curba de fază pe parcursul a două zile în mai 2024, în cadrul programului de observare 3860. O primă analiză a părții diurne, condusă de Johanna Teske de la Carnegie Institution for Science, a fost anunțată în decembrie 2025 și a constatat că planeta este prea rece pentru roca goală. Lucrarea curbei de fază a fost publicată online pe 29 septembrie 2026, iar University of Birmingham a anunțat rezultatul pe 26 octombrie 2026.

Testul decisiv este o curbă de fază cu instrumentul MIRI în infraroșu mediu al lui Webb, care ar fixa temperaturile părții diurne și nocturne în mod independent, ar suferi mai puțin de pe urma pâlpâirii stelare și ar acoperi banda de 15 micrometri unde dioxidul de carbon lasă o amprentă puternică. „Observarea planetei la lungimi de undă mai mari cu JWST ne-ar putea oferi perspective și ar putea ajuta la explicarea modului în care o planetă atât de fierbinte a reușit să-și păstreze atmosfera timp de miliarde de ani”, a spus Dang.

Referință: Boucher et al., „A Highly Reflective Atmosphere on the Lava World TOI-561b Revealed by JWST/NIRSpec Phase Curves,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae9763

Etichete: știri, astronomie, James Webb Space Telescope, exoplanete, atmosfere exoplanetare, planetă de lavă