www.rtebz.com
מאז הראשון אקסופלנט התגלה לפני דור, אסטרונומים למדו לצפות לבלתי צפוי. במשך יותר מעשרים שנה, אוצר פנטסטי של עולמות פלא מוזרים התגלה. ואכן, כמה מכוכבי הלכת החייזרים האלה, במסלול סביב כוכבים מעבר לשמש שלנו, הם כל כך מוזרים שאסטרונומים מעולם לא חשבו שדבר כזה באמת יכול להתקיים בקוסמוס – כלומר עד שהם התגלו. מלבד עולמות רחוקים מוזרים, הגביע הקדוש של אסטרונומים ציידי כוכבי לכת כבר מזמן למצוא עולמות דומים יותר לבית. בינואר 2020 הכריזו אסטרונומים על גילויו של עולם כה מבוקש – הראשון שנמצא על ידי נאס”א Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). כוכב הלכת הרחוק בגודל כדור הארץ ממוקם בנוחות בכוכב שלו אזור ראוי למגורים ה אזור ראוי למגורים של כוכב הוא טווח המרחקים של “זהבה” שבו התנאים אינם חמים מדי, לא קרים מדי, אלא “בדיוק נכונים” למים נוזליים להתאגד על פני השטח. היכן שקיימים מים נוזליים, עשויים להתקיים גם חיים כפי שאנו מכירים אותם.
העולם דמוי כדור הארץ, שמו TOI-700 dמקיף כוכב ננס אדום קטן המכונה TOI-700, שנמצא במרחק של 101.4 שנות אור בלבד ב- דוראדו קבוצת כוכבים. הכוכב הזה הוא המארח הכוכבי הבהיר ביותר הידוע של מעבר אזור ראוי למגורים, עולם בגודל כדור הארץ. ראשי התיבות “TOI” הכוונה לכוכבים וכוכבי לכת שחקרו על ידי TESS. כוכב הגמד האדום, TOI-700הוא ממעמד ספקטרלי M, וזה 40% מהמסה, 40% מהרדיוס ו-50% מהטמפרטורה של השמש שלנו. הכוכב הבהיר מציג גם רמות נמוכות של פעילות כוכבים. כוכבי ננס אדומים הם הכוכבים הקטנים ביותר – כמו גם הנפוצים ביותר – אמיתיים המתמזגים גרעיניים בגלקסיית שביל החלב שלנו. בגלל שהם כל כך קטנים ומגניבים, הם יכולים “לחיות” עבורם טריליונים של שנים. לעומת זאת, השמש המעט יותר גדולה שלנו יכולה “לחיות” רק 10 מיליארד שנים. כוכבים מאסיביים מאוד יכולים “לחיות” רק מיליוני שנים מכיוון שהחום העז שלהם גורם להם לשרוף את אספקת הדלק הגרעיני שלהם מהר יותר מאשר בני משפחתם הקטנים יותר. ככל שהכוכב גדול יותר, כך “חייו” קצרים יותר.
התגלית המדעית הראשונה של כוכב לכת אקסו-פלנטה התבצעה בשנת 1988. לאחר מכן, הגילוי המאושר הראשון נעשה בשנת 1992, עם גילוי של כמה כוכבי לכת בעלי מסה יבשתית במסלול סביב הפולסר PSR B1257+12. פולסר הוא שרידי כוכב מסיבי שסיים את “חייו” בפיצוץ סופרנובה של התמוטטות ליבה (סוג II). פולסרים הם כוכבי נויטרונים צעירים שנולדים מסתובבים במהירות עם סדירות המשולה לעתים קרובות למגדלור על פני כדור הארץ. הם חפצים בגודל עיר שהם כל כך צפופים עד שכפית אחת מלאה בחומר שלהם יכולה לשקול עדר רועם של סוסי פרא. למעשה, כוכבי הנייטרונים התינוקיים הללו הם גרעין אטום עצום אחד. פולסר היה אחד מעצמי הכוכבים האחרונים שאסטרונומים חשבו שיארחו משפחה של כוכבי לכת – כלומר עד שהם התגלו. כוכבי הלכת הפולסר היו הראשונים מתוך סדרה ארוכה של תגליות כוכבי לכת מוזרים. הם עולמות קטנים עוינים שמוטפים ללא רחם בקרני הקרינה הקטלניות של ההורים-פולסר שלהם.
האישור הראשון לכוכב הלכת החיצוני, המקיף כוכב “נורמלי” בוער מימן כמו השמש שלנו, נעשה בשנת 1995. תגלית חדשה זו התגלתה גם ככדור מוזר מפתיע – כוכב לכת ענק שמסתובב מהר וקרוב לכוכב הלוהט שלו. הוֹרֶה. כוכב הלכת, 51 פגסי בנמצא במסלול צלייה של 4 ימים סביב הכוכב שלו, 51 פגסי. כפי שהתברר, “הצלייה” הפלנטרית הגדולה הזו הייתה הראשונה ממעמד חדש ובלתי צפוי של כוכבי לכת אקסו–יופיטרים לוהטים–להתגלות. מאז 51 יתדות תגלית, רבים אחרים מסוגו המוזר נצפו במסלול סביב כוכבים מעבר לשמש שלנו.
כוכבי לכת מסוימים צולמו ישירות באמצעות טלסקופים. עם זאת, הרוב המכריע התגלו בשיטות עקיפות, כגון שיטת מעבר, לפיו נמצא כוכב לכת צף מול פניו הבוהקות של כוכב-הורה שלו. שיטה עקיפה נוספת – ה מהירות רדיאלית השיטה – תלויה בזיהוי של נדנוד זעיר שכוכב הלכת הסובב גורם לכוכב שלו. גם ה שיטת מעבר וה שיטת מהירות רדיאלית בעד גילוי כוכבי לכת מסיביים הממוקמים קרוב לכוכב-ההורה הלוהט והלוהט שלהם – במקום עולמות קטנים יותר דמויי כדור הארץ המקיפים את הכוכב שלהם במרחק גדול יותר – ונוח יותר.
נכון ל-1 בינואר 2020, ישנם 4,160 כוכבי לכת מאושרים המאכלסים 3,090 מערכות, כאשר 676 מערכות מארחות יותר מכוכב לכת בודד אחד.
TOI-700 d
אסטרונומים אישרו של TESS גילוי של TOI-700 d באמצעות האינפרא אדום של נאס”א טלסקופ החלל שפיצרוהם יצרו מודלים ממוחשבים של הסביבות הפוטנציאליות של כדור הארץ כדי לעזור ליידע משימות עתידיות.
TOI-700 d יש את ההבחנה החשובה שהוא אחד מכוכבי הלכת המעטים בגודל כדור הארץ שהתגלו עד כה ככאלה שהם נמצאים במסלול בתוך אזור המגורים של האב-כוכב שלו זהבה אֵזוֹר. אחרים כוללים כמה כוכבי לכת השוכנים בתוך TRAPPIST-1 מערכת, כמו גם כמה עולמות רחוקים אחרים שהתגלו על ידי נאס”א טלסקופ החלל קפלר.
“TESS תוכנן והושק במיוחד כדי למצוא כוכבי לכת בגודל כדור הארץ המקיפים כוכבים סמוכים. כוכבי לכת סביב כוכבים סמוכים הם הקלים ביותר למעקב באמצעות טלסקופי מטרה בחלל ובכדור הארץ. מגלים TOI-700 d הוא ממצא מדעי מרכזי עבור TESS. אישור גודל כוכב הלכת ומצב אזור המגורים עם שפיצר הוא עוד ניצחון עבור שפיצר כשהיא מתקרבת לסוף פעולות המדע בינואר הקרוב”, הסביר ד”ר פול הרץ ב-6 בינואר 2020 של נאס”א הודעה לעיתונות של מעבדת הנעה סילון (JPL). ד”ר הרץ הוא מנהל אסטרופיזיקה במטה נאס”א בוושינגטון. ה JPL נמצא בפסדינה, קליפורניה.
TESS מפקח על שטחים גדולים של השמים, אשר נקראים מקטעים, למשך 27 ימים בכל פעם. מבט מתמשך וארוך זה מאפשר ללוויין לזהות שינויים בבהירות הכוכבים שנגרמים על ידי כוכב לכת שמסתובב, צף מול פניו הבוהקות של הכוכב שלו, מנקודת מבטנו (מַעֲבָר). אסטרונומים זיהו מספר רב מעברים על ידי TOI-700 שלישיית כוכבי לכת.
TOI-700 סווג במקור לא נכון ב- TESS מסד הנתונים ככוכב דומה יותר לשמש שלנו, ולא לכוכב הננס האדום הקטן והקריר יותר שהתברר שהוא. משמעות הדבר היא שבתחילה נראתה שלישיית כוכבי הלכת המסתובבת כגדולה וחמה יותר ממה שהם בפועל. מספר חוקרים, כולל אלטון ספנסר, תלמיד תיכון שעובד עם חברי הארגון TESS צוות, גילה את הטעות.
“כאשר תיקנו את הפרמטרים של הכוכב, גדלים של כוכבי הלכת ירדו, והבנו שהחיצוני ביותר היה בערך בגודל של כדור הארץ וב אזור ראוי למגורים. בנוסף, ב-11 חודשים של נתונים לא ראינו התלקחויות מהכוכב, מה שמשפר את הסיכויים TOI-700 d הוא ראוי למגורים ומקל על מודלים של תנאי האטמוספירה והשטח שלו”, ציינה אמילי גילברט ב-6 בינואר 2020 הודעה לעיתונות של JPL. גילברט הוא סטודנט לתואר שני באוניברסיטת שיקגו.
גב’ גילברט ומדענים אחרים הציגו את הממצאים במפגש ה-235 של האגודה האסטרונומית האמריקאית (AAS) שהתקיימה בהונולולו, הוואי בינואר 2020. שלושה מאמרים המתארים את הממצאים החדשים – אחד מהם הובל על ידי גב’ גילברט – הוגש לכתבי עת מדעיים.
הפנימי ביותר מבין שלישיית כוכבי הלכת, מדובב TOI-700 ב, הוא כמעט בדיוק בגודל של כדור הארץ. זה כנראה עולם סלעי שמסיים מסלול כל 10 ימים. כוכב הלכת האמצעי, שמו TOI-700 cגדול פי 2.6 מכדור הארץ – בין הגדלים של כדור הארץ ונפטון. TOI-700 c מקיף את כוכב האם שלו כל 16 ימים וכנראה שהוא עולם גזי. TOI-700 dכוכב הלכת הידוע החיצוני ביותר המאכלס את המערכת והיחיד שנמצא ב”זהבה”. אזור ראוי למגוריםגדול ב-20% מכדור הארץ, והוא מקיף את הכוכב שלו כל 37 ימים. TOI-700 d מקבל 86% מהאנרגיה מההורה הכוכבי שלה שהשמש מספקת לכדור הארץ. כל שלושת כוכבי הלכת נחשבים נעולים בגאות לכוכב שלהם. משמעות הדבר היא שהם מסתובבים פעם אחת בכל מסלול כך שצד אחד מתחמם כל הזמן בבהירות של אור היום.
צוות של אסטרונומים בראשות ד”ר ג’וזף רודריגז, אסטרונום ב- הרווארד-סמית’סוניאן המרכז לאסטרופיזיקה (CfA)בקיימברידג’, מסצ’וסטס, ביקש תצפיות המשך עם שפיצר כדי לאשר TOI-700 d.
“בהתחשב בהשפעה של הגילוי הזה – שכן של TESS ראשון אזור ראוי למגורים כוכב לכת בגודל כדור הארץ – באמת רצינו שההבנה שלנו לגבי המערכת הזו תהיה קונקרטית ככל האפשר. שפיצר ראה TOI-700 ד מעבר בדיוק מתי שציפינו שזה יקרה. זוהי תוספת נהדרת למורשת של משימה שעזרה לאשר שניים מהן TRAPPIST-1 כוכבי לכת ולזהות חמישה נוספים”, הגיב ד”ר רודריגז ב-6 בינואר 2020 הודעה לעיתונות של JPL.
ה שפיצר נתונים הגבירו את אמון האסטרונומים בכך TOI 700 d הוא באמת כוכב לכת, וגם דייקו יותר את המדידות של תקופת המסלול שלו ב-56% וגודלו ב-36%. בנוסף, הוא שלל מקורות אסטרופיזיים אפשריים אחרים של מַעֲבָר אות, כגון קיומו של כוכב לוויה קטן יותר וחלש יותר שאורב במערכת.
ד”ר רודריגז וצוותו השתמשו גם בתצפיות המשך שהתקבלו מטלסקופ קרקעי באורך מטר אחד בעולם העולמי מצפה הכוכבים של לאס קאמברס רשת כדי לשפר את אמון האסטרונומים בתקופת המסלול והגודל של TOI-700 c ב-30% ו-36%, בהתאמה.
כי TOI-700 לא מציגה סימן להתלקחויות כוכבים, היא בהירה, ובסמוך, המערכת היא יעד עיקרי למדידת מסה מדויקת על ידי מצפה קרקע הזמינים כעת. מדידות אלה עשויות לאמת את הערכותיהם של אסטרונומים לפיהן כוכבי הלכת הפנימיים והחיצוניים המקיפים את הגמד האדום הקטן הזה הם סלעיים וכי כוכב הלכת האמצעי מורכב מגז.
משימות עתידיות עשויות להיות מסוגלות לקבוע אם לשלישיית כוכבי הלכת יש אטמוספרות – ואם כן, אפילו להיות מסוגלות לזהות את הרכבן.
למרות התנאים המדויקים על TOI-700 ד אינם ידועים כרגע, אסטרונומים יכולים להשתמש במידע הזמין כעת כדי ליצור מודלים ולבצע תחזיות. המידע הזמין כעת מצביע על גודל וסוג הכוכב שהוא מקיף אותו. אסטרונומים בנאס”א מרכז טיסות החלל גודארד (GSFC) בגרינבלט, מרילנד, יצרו מודלים של 20 סביבות פוטנציאליות של TOI-700 ד כדי לקבוע אם גרסה כלשהי תגרום לטמפרטורות ולחצים פני השטח שיהפכו אותו למגורים.
דגמי האקלים התלת-ממדיים שלהם בחנו מגוון של הרכבים אטמוספריים וסוגי משטח הקשורים בדרך כלל למה שמדענים מחשיבים כעולמות שניתן למגורים. כי TOI-700 d הוא נעול בגאות להורה הכוכבי שלו, דפוסי הרוח ותצורות העננים של הפלנטה עשויים להיות שונים מאוד מאלה שעל הפלנטה שלנו.
סימולציה אחת כללה סימולציה מכוסה באוקיינוס TOI-700 d. המודל הזה כלל גם אטמוספירה צפופה, הנשלטת על ידי פחמן דו חמצני, עבור העולם הרחוק הזה. סוג זה של אטמוספירה דומה לזו שמדענים רבים מציעים שהקיפה את מאדים כשהיה צעיר. אווירת הדגם כוללת גם שכבה עמוקה של עננים בצד הפונה לכוכב. דגם אחר מציג TOI-700 d כעולם נטול עננים, זוהי גרסה של כל האדמה של כדור הארץ. בסוג זה של עולם, רוחות מתרחקות מהצד הלילי של כוכב הלכת, ואז מתכנסות לנקודה הפונה ישירות לבוהק של הכוכב-ההורה.
כאשר אור כוכב זורם באטמוספירה של כוכב לכת, הוא רוקד עם מולקולות כמו פחמן דו חמצני וחנקן ליצירת אותות נפרדים. אותות אלה נקראים קווים ספקטרליים. צוות מדעני הדוגמנות, בראשות ד”ר גבריאל אנגלמן-סויסה, א איגוד חקר החלל של אוניברסיטאות עוזר מחקר אורח בגודארד, הפיק ספקטרום מדומה עבור 20 הגרסאות המדוגמות של TOI-700 d.
“יום אחד, כשיש לנו ספקטרום אמיתי מ TOI-700 d, נוכל לחזור אחורה, ואז להתאים את זה לדגם. זה מרגש כי לא משנה מה נגלה על כדור הארץ, הוא הולך להיראות שונה לחלוטין ממה שיש לנו כאן על כדור הארץ”, אמרה ד”ר אנגלמן-סויסה לעיתונות ב-6 בינואר 2020.
