Cahaya sebuah planet ekstrasurya mungkin disebabkan oleh pantulan cahaya bintang dari besi cair

Apakah pelangi ada di dunia yang jauh? Banyak fenomena yang terjadi di Bumi – seperti hujan, angin topan, dan aurora borealis – juga terjadi di planet lain di tata surya kita jika kondisinya tepat. Sekarang kita mempunyai bukti dari luar tata surya kita bahwa salah satu planet ekstrasurya yang sangat eksotis mungkin menampilkan sesuatu yang mirip dengan pelangi.

Ia muncul di langit dalam bentuk lingkaran cahaya warna, sebuah fenomena yang disebut “kemuliaan” yang terjadi ketika cahaya menghantam awan yang terbuat dari materi homogen dalam bentuk tetesan bola. Ini mungkin penjelasan misteri terkait pengamatan planet ekstrasurya WASP-76B. Planet ini, sebuah planet gas raksasa yang panas dan terkena hujan besi cair, juga diamati memiliki lebih banyak cahaya di ujung timurnya (garis yang digunakan untuk memisahkan sisi siang dan sisi malam) dibandingkan di ujung baratnya. Mengapa ada lebih banyak cahaya di satu sisi planet ini?

Setelah menemukannya menggunakan teleskop luar angkasa CHEOPS, dan kemudian menggabungkannya dengan pengamatan sebelumnya dari Hubble, Spitzer dan TESS, tim peneliti dari Badan Antariksa Eropa dan Universitas Bern di Swiss kini yakin bahwa kemungkinan besar penyebab cahaya ekstra tersebut adalah kejayaan. .

Melihat cahaya

Selama tiga tahun, CHEOPS melakukan 23 pengamatan WASP-76B baik dalam cahaya tampak maupun inframerah. Ini termasuk Kurva fasetransit, dan Gerhana sekunder. Kurva fase adalah pengamatan berkelanjutan yang melacak seluruh revolusi suatu planet dan menunjukkan perubahan fase atau bagian sisi cahayanya yang menghadap teleskop. Teleskop mungkin melihat kurang lebih dari sisi ini saat planet mengorbit bintangnya. Kurva fase dapat menentukan perubahan kecerahan keseluruhan suatu planet dan bintang seiring dengan rotasi planet.

Gerhana sekunder terjadi ketika sebuah planet lewat di belakang bintang induknya dan melampauinya. Cahaya yang terlihat selama gerhana ini nantinya dapat dibandingkan dengan total cahaya sebelum dan sesudah okultasi untuk memberi kita gambaran tentang cahaya yang dipantulkan dari planet tersebut. Jupiter panas seperti WASP-76B biasanya diamati melalui gerhana sekunder.

Pengamatan kurva fase dapat berlanjut sementara planet mengokultasikan bintangnya. Saat mengamati kurva fase WASP-76B, CHEOPS melihat kelebihan cahaya pra-ekliptika di sisi malamnya. Hal ini juga terlihat pada kurva fase TESS dan pengamatan gerhana sekunder yang dilakukan sebelumnya.

Akhir dari pelangi?

Salah satu kelebihan WASP-76b adalah ia merupakan Jupiter yang sangat panas, sehingga setidaknya pada siang hari tidak terdapat awan dan kabut yang sering mengaburkan atmosfer Jupiter yang panas dan dingin. Hal ini membuat pendeteksian emisi atmosfer menjadi lebih mudah. Kita telah memperhatikan adanya asimetri kandungan besi antara sisi akhir siang dan sisi malam, yang ditemukan pada Penelitian sebelumnya, membuat planet ini sangat menarik. Jumlah gas besi di atmosfer bagian atas pada siang hari tidak sebanyak di atmosfer malam. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh hujan besi di sisi siang hari WASP-76b, yang kemudian mengembun membentuk awan besi di sisi malam.

Pengamatan Hubble menunjukkan bahwa inversi termal – ketika udara di dekat permukaan planet mulai mendingin – terjadi pada sisi malam. Pendinginan di sisi ini akan menyebabkan besi yang sebelumnya mengembun menjadi awan, turun hujan di siang hari, dan kemudian menguap karena panas yang menyengat, mengembun kembali. Tetesan besi cair dapat membentuk awan.

Awan ini sangat penting karena cahaya dari bintang induk, yang dipantulkan oleh tetesan di awan tersebut, dapat menciptakan efek kemuliaan.

“Untuk menjelaskan pengamatan dengan efek kemuliaan akan memerlukan tetesan aerosol berbentuk bola dan awan berbentuk bola yang sangat reflektif di belahan bumi timur,” kata para peneliti dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal Astronomy and Astrophysics.

Kemuliaan luar angkasa telah terlihat sebelumnya. Mereka juga diketahui terbentuk di awan Venus. Sama seperti WASP-76b, lebih banyak cahaya sebelum gerhana telah teramati di Venus. Jadi, meskipun kemegahan planet ekstrasurya cukup jelas, pengamatan di masa depan dengan menggunakan teleskop yang lebih kuat dapat membantu menentukan seberapa mirip fenomena di WASP-76 dengan fenomena yang sudah ada. di planet kita. Venus. Jika keduanya cocok, ini akan menjadi kejayaan pertama yang pernah diamati di sebuah planet ekstrasurya.

Jika penelitian di masa depan menemukan cara konkret untuk mengetahui apakah hal ini benar-benar berhasil, fenomena ini dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang komposisi atmosfer planet ekstrasurya, bergantung pada jenis elemen atau molekul yang dipantulkan cahayanya. Mereka bahkan mungkin tidak lagi memiliki air, yang berarti mereka bisa dihuni. Meskipun kejayaan WASP-76b belum terbukti secara meyakinkan, ia hanyalah pelangi di kegelapan.

Astronomi dan Astrofisika, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270