www.rtebz.com
אינספור עולמות מוזרים מקיפים כוכבים מעבר לשמש שלנו, וחלק מהכדורים המוזרים האלה הם כל כך אקזוטיים, עד שעד שהם התגלו, קיומם האפשרי אפילו לא נכנס לחלומות הפרועים ביותר של אסטרונומים ציידי כוכבי לכת. אכן, הראשון אקסופלנט שנצפה במסלול סביב כוכב הדומה לשמש שלנו לא היה דומה לאף אחד מכוכבי הלכת העיקריים במערכת השמש שלנו. האקזוטי הזה, הרעוש הענק, מדובב 51 פגסי ב--ידוע כעת בשם דימידיום– התגלה לפני דור, והוא הקיף את הכוכב שלו מהר וקרוב במסלול צלייה. כמו כוכב הלכת של מערכת השמש שלנו, צדק, דימידיום הוכח כא ענק גז העולם, אבל עד לגילויו, אסטרונומים חשבו שכוכבי לכת כמו צדק יכולים להתקיים רק במסלולים רחוקים יותר מכוכבי האם שלהם – בערך במקום שבו צדק שוכן באזור החיצוני של מערכת השמש שלנו. דימידיום היה הראשון יופיטר חם להתגלות, אבל זה היה רחוק מהאחרון – וזה אפילו לא נושא את ההבחנה של היותו המוזר ביותר. התואר הזה עשוי ללכת לדמות כדורגל שהתגלה לאחרונה יופיטר חם מדובב WASP-121 ב, שהוא כל כך חם עד שהוא שולח את “המתכות הכבדות” האטמוספריות שלו – כמו מגנזיום וגזי ברזל – לשיר לתוך החלל שבין הכוכבים. תצפית זו מייצגת את הפעם הראשונה שבה מה שמכונה “מתכות כבדות” – כלומר יסודות אטומיים כבדים יותר ממימן והליום – נצפו בבריחה מ יופיטר חם.
WASP-121 בכוכב האם של השמש גם חם וגם בהיר יותר מהשמש שלנו. כוכב הלכת המוזר כל כך קרוב לכוכב שלו עד כדי כך שטמפרטורת האטמוספירה העליונה שלו מזנקת ל-4, 600 מעלות פרנהייט. פיצוץ של אור אולטרה-סגול מהכוכב-האב מחמם את האטמוספירה העליונה של כוכב הלכת המיוסר, וכתוצאה מכך גורמת לגז המגנזיום והברזל ללכת בצעקות לחלל. תצפיות שנערכו על ידי אסטרונומים באמצעות ה טלסקופ החלל האבל (HST’s) ספקטרוגרף הדמיה חשף את החתימות הספקטרליות של מגנזיום וברזל הרחק, הרחק מכוכב הלכת הענק הרוחש. גרוע מכך, כוכב הלכת כל כך קרוב להורה הכוכבי שלו עד שהוא נידון להיקרע בקרוב על ידי כוחות הגאות הכבידה של הכוכב. ואכן, כוחות הכבידה חסרי הרחמים והבלתי פוסקים הם כה חזקים עד שהם שינו את צורת כדור הארץ מכדור לכדורגל. ה WASP-121 המערכת נמצאת במרחק של כמעט 900 שנות אור מכדור הארץ.
התצפיות של WASP-121 ב מייצגים את הפעם הראשונה שבה זוהו “מתכות כבדות” בורחות מא יופיטר חם. בְּדֶרֶך כְּלַל, יופיטרים לוהטים עדיין קרירים יחסית בפנים כדי לעבות יסודות אטומיים כבדים יותר לעננים. אבל זה לא המקרה עם הלהבה WASP 121 ב. “מתכות כבדות נראו באחרים יופיטרים לוהטים לפני, אבל רק באטמוספירה התחתונה. אז אתה לא יודע אם הם בורחים או לא. עם WASP 121 באנו רואים מגנזיום וגזי ברזל כל כך רחוקים מהמטוס שהם אינם קשורים כבידה”, הסביר ד”ר דיוויד סינג ב-1 באוגוסט 2019. הודעה לעיתונות של נאס”א. ד”ר סינג, שהוא מאוניברסיטת ג’ונס הופקינס בבולטימור, מרילנד, הוא החוקר הראשי של המחקר החדש.
אור אולטרה סגול הזורם מהכוכב-ההורה מחמם את האטמוספירה העליונה ועוזר מתכות כבדות לברוח מכוכב הלכת המארח הלוהט שלהם אל החלל שבין הכוכבים. כמו כן, גז המגנזיום והברזל הבורחים עשויים להוסיף לטמפרטורת הגואה, הוסיף ד”ר סינג. “אלה מתכות יהפוך את האווירה לאטומה יותר באולטרה סגול, מה שיכול לתרום לחימום האטמוספירה העליונה”, המשיך לציין.
למרבה הצער, כוכב הלכת המיוסר מחבק אותו כל כך מקרוב עם כוכב ההורים שהוא על סף קריעה”. בחרנו את הכוכב הזה כי הוא כל כך קיצוני. חשבנו שיש לנו סיכוי לראות אלמנטים כבדים בורחים. זה כל כך חם וכל כך נוח לצפייה, זה ההזדמנות הטובה ביותר למצוא את הנוכחות של מתכות כבדות. חיפשנו בעיקר מגנזיום, אבל היו רמזים לברזל באטמוספרות של כוכבי לכת אחרים. עם זאת, זו הייתה הפתעה לראות זאת בבירור בנתונים ובגבהים כה גדולים כל כך רחוקים מכדור הארץ. ה מתכות כבדות הם בורחים בין השאר בגלל שכוכב הלכת כל כך גדול ונפוח עד שכוח המשיכה שלו חלש יחסית. זהו כוכב הלכת שמופשט באופן פעיל מהאטמוספירה שלו”, המשיך ד”ר סינג להסביר ב-1 באוגוסט 2019 הודעה לעיתונות של נאס”א.
לפי המינוח שהאסטרונומים משתמשים בהם, א מַתֶכֶת מתייחס לכל יסוד אטומי שכבד יותר מהליום. לפיכך, יסודות אטומיים כגון חמצן, פחמן וניאון מסווגים על ידי אסטרונומים כ מתכות. התנאי מַתֶכֶת יש משמעות שונה עבור אסטרונומים מאשר עבור כימאים.
ענקי גז רוחשים מוזרים
יופיטר לוהט כוכבי לכת חיצוניים אינם דומים לאף אחד מכוכבי הלכת העיקריים במסלול סביב השמש שלנו. לפני הגילוי הראשוני שלהם בשנת 1995, אסטרונומים חשבו שכוכבי לכת ענקיים בגז, כמו צדק ושבתאי, יכולים להיוולד רק הרחק מהוריהם הכוכבים, באזורים החיצוניים הקרירים יותר של מערכות הפלנטריות שלהם. שלא כמו צדק ושבתאי, צליות הגזים העצומות הללו מחבקות את כוכבי ההורים שלהם כל כך קרוב, שבדרך כלל לוקח להם פחות משלושה ימים להשלים מסלול אחד. זה אומר שחצי כדור אחד של העולמות האקזוטיים הרחוקים האלה תמיד פונה להורה הכוכבי שלו, בעוד שהפנים האחרות תמיד מופנים – עטופה בתכריכים בלתי משתנה של חושך תמידי.
מסיבה זו, צד היום של א יופיטר חם חם במידה ניכרת מצידו הלילי – וכמובן, האזור החם מכולם הוא האזור הקרוב ביותר לכוכב האב הבוהק שלו. חושבים ש יופיטרים לוהטים גם מתייסרים ברוחות חזקות המשתוללות מזרחה קרוב לקו המשווה שלהם. זה יכול לפעמים לעקור את האזור החם לכיוון מזרח.
לאחר הגילוי המפתיע וההיסטורי של דימידיום, תיאוריות חדשות הוצעו במהירות כדי להסביר את קיומן של ענקי הגז חובקי הכוכבים הללו. כמה אסטרונומים צדדי כוכבי לכת הציעו שהעולמות האקזוטיים השוקקים האלה הם באמת סלעי מוטן ענקיים. עם זאת, מדענים פלנטריים אחרים הציעו שהם באמת כוכבי לכת ענקיים שנולדו במרחק של פי 100 בערך מהכוכבים שלהם. לרוע המזל, העולמות המרושעים הללו נשלחו בצרחות לעבר הוריהם הכוכבים הלוהטים בגלל התרסקות כמעט עם כוכבי לכת אחים אחרים – או, לחילופין, על ידי נדנוד כבידה של בן לוויה כוכבים בינארי של הכוכב שלהם.
גם תיאוריה אחרת שהומצאה מציעה זאת יופיטרים לוהטים נולדו במקור כתושבי החלקים החיצוניים של מערכות הפלנטה שלהם – במרחק דומה לזה של צדק במשפחת השמש שלנו. למרבה הצער, כוכבי הלכת הענקיים הללו איבדו בהדרגה אנרגיה בגלל אינטראקציות הרסניות איתם דיסקים צבירה פרוטופלנטריים. הדיסקים המתערבלים והמסתחררים הללו מורכבים מגז ואבק, והם מקיפים כוכבים צעירים – אבל הם גם משמשים כמקום הולדתם של כוכבי לכת תינוקות. ענקי הגז הילודים, כתוצאה מאינטראקציות כאלה, מתחילות להתקרב יותר ויותר לאזורים הפנימיים החמים והמוארים היטב של מערכות הפלנטריות שלהם – קרוב יותר לחיבוק הכבידה של הכוכבים שלהם. למרבה הצער, הגירה זו פירושה שגזר הדין של כוכב הלכת הנוסע, והוא נועד לחוות בסופו של דבר סוף אלים ונורא כאשר הוא צולל לתוך השריפות השואגות של הוריו הכוכבים.
רוחשת יופיטרים לוהטים הם חלקים מגוונים שעם זאת מציגים תכונות חשובות מסוימות משותפות:
– בהגדרה לכולם יש תקופות מסלול קצרות סביב הוריהם הכוכבים.
– לכולם יש המונים נכבדים.
–רבים מהם בעלי צפיפות נמוכה.
-לרובם יש מסלולים מעגליים סביב הכוכבים שלהם.
בנוסף, יופיטרים לוהטים בדרך כלל אינם נמצאים במסלול סביב קטן כוכבי ננס אדומים– שהם הכוכבים הנפוצים ביותר, כמו גם הכוכבים הקטנים והאמיתיים ביותר המאכלסים את גלקסיית שביל החלב שלנו. כמו כן, רבים מכוכבי הלכת האקזוטיים הללו עטופים באטמוספרות קיצוניות ומוזרות הנובעות מתקופות מסלולם הקצרות.
יופיטרים לוהטים הם בדרך כלל כוכבים מקיפים מסוג F ו-G שכיחים יותר, אך נראים בתדירות נמוכה יותר מקיפים כוכבים מסוג K.
המקרה של הצורבים-לוהטים, בצורת כדורגל יופיטר לוהט
ד”ר סינג ועמיתיו השתמשו ספקטרוגרף הדמיה של HST לצוד, באמצעות אור אולטרה סגול, אחר החתימה הספקטרלית של מגנזיום וברזל. חתימה זו תוטבע על אור הכוכבים, תסנן דרך WASP-121 b’s אווירה, כשהעולם הרחוק חלף לפניו (הועבר) הפנים הבוהקות של כוכב ההורים שלו.
כוכב הלכת החייזרי הלוהט והמוזר הזה הוא גם מטרה מושלמת לאירוע הקרוב של נאס”א טלסקופ החלל ג’יימס ווב (JWST). ה JWST תהיה מסוגלת לחפש אור אינפרא אדום, המעיד על נוכחות מים ופחמן דו חמצני, את שניהם ניתן לראות באורכי גל ארוכים ואדומים יותר. השילוב של HST ו JWST תמונות יספקו לאסטרונומים מלאי מלא יותר של היסודות הכימיים המרכיבים את האטמוספירה של כוכב הלכת בצורת כדורגל.
ה WASP-121 ב הלימודים הם חלק מה Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET) סקר, כלומר של HST תוכנית שמטרתה לצוד 20 כוכבי לכת חיצונייםבגודל החל מ סופר-כדורי הארץ (פי כמה מסה של כוכב הלכת שלנו) למסה של צדק (יותר מפי 100 מסה של כוכב הלכת שלנו). זה יהיה המחקר ההשוואתי הראשון בקנה מידה גדול אולטרה סגול, גלוי ואינפרא אדום של עולמות חייזרים רחוקים.
התצפיות של WASP-121 ב לתרום לסיפור המתפתח של איך כוכבי לכת מאבדים את האטמוספירה הקדמונית שלהם. כאשר כוכבי הלכת נולדים, הם לוכדים אטמוספירה המכילה גז שמקורו בדיסק ההצטברות שממנה הגיחו כוכב הלכת וכוכב האב שלו. האטמוספרות המוקדמות הללו מורכבות בעיקר מהגזים הקדומים, הקלים יותר, מימן והליום – שניהם נולדו במפץ הגדול של היקום לפני כמעט 14 מיליארד שנה, והם היסודות האטומיים הקלים והנפוצים ביותר. מימן והליום הם לֹא מוגדר כ מתכות בטרמינולוגיה שבה משתמשים אסטרונומים. אטמוספרות פלנטריות ראשוניות אלה מתפוגגות בסופו של דבר כאשר כוכב הלכת התינוק מתקרב יותר ויותר אל כוכב ההורה הלוהט והבוהק שלו.
“ה יופיטרים לוהטים עשויים בעיקר מימן, ו האבל הוא רגיש מאוד למימן, אז אנחנו יודעים שכוכבי הלכת האלה יכולים לאבד את הגז בקלות יחסית. אבל במקרה של WASP-121 בגז המימן וההליום יוצא החוצה, כמעט כמו נהר, וגורר אותם מתכות איתם. זה מנגנון יעיל מאוד לאובדן המוני”, הסביר ד”ר סינג ב-1 באוגוסט 2019 הודעה לעיתונות של נאס”א.
התוצאות של מחקר זה מתפרסמות במהדורה המקוונת של 1 באוגוסט 2019 של כתב העת האסטרונומי.
