אסטרונומים מגלים כוכב לכת בגודל כדור הארץ בקרבת מקום ללא אטמוספירה

אסטרונומים גילו כוכב לכת חדש בגודל כדור הארץ, SPECULOOS-3b, המקיף קרה, צדקכוכב בגודל 55 שנות אור. בניגוד לכדור הארץ, סביר להניח שכוכב הלכת הזה חסר אטמוספירה בגלל קרינה עזה מקרבתו לכוכב, ומציע נוף ייחודי ללא הפרעה למחקר גיאולוגי ישיר של הרכב פני השטח וההיסטוריה שלו.

כוכב לכת חדש המקיף כוכב קר קטן, במרחק של 55 שנות אור בלבד, התגלה על ידי אסטרונומים ב-MIT, אוניברסיטת ליאז' ובמקומות אחרים. למרות שהכוכב האקסו-פלנט הסמוך דומה לכדור הארץ בגודלו ובהרכבו הסלעי, שם מסתיימים קווי הדמיון. ההבדל העיקרי הוא שהעולם החדש הזה כנראה חסר אווירה.

במאמר שפורסם ב-15 במאי 2024 בכתב העת אסטרונומיה של הטבעהחוקרים מאשרים את הזיהוי של SPECULOOS-3b, כוכב לכת בגודל כדור הארץ, כנראה חסר אוויר, שהצוות גילה באמצעות רשת טלסקופים כחלק מפרויקט SPECULOOS (Search for Planets Eclipsing ULtra-cOOl Stars).

כוכב הלכת החדש מקיף ננס אולטרה קריר סמוך – סוג של כוכב קטן וקר יותר מהשמש. כוכבים ננסיים אולטרה-קריים נחשבים לסוג הכוכב הנפוץ ביותר בגלקסיה שלנו, אם כי הם גם הקלושים ביותר, מה שקשה לזהות אותם בשמי הלילה.

הגמד האולטרה-קריר שמארח את כוכב הלכת החדש הוא בערך עשירית מגודל השמש, ופי 1,000 עמום יותר. הכוכב דומה יותר בגודלו לצדק וקר פי שניים מהשמש. אף על פי כן, הכוכב הננסי מקרין כמות עצומה של אנרגיה על פני השטח של כוכב הלכת בשל קרבתו הקרובה ביותר של כוכב הלכת: SPECULOOS-3b מקיף את הכוכב שלו תוך 17 שעות בלבד. שנה אחת על הפלנטה החדשה, אם כן, קצרה מיום אחד על כדור הארץ.

מכיוון שהוא כל כך קרוב לכוכב שלו, כוכב הלכת מפוצץ פי 16 יותר קרינה בשנייה בהשוואה למה שכדור הארץ מקבל מהשמש. הצוות מאמין שחשיפה אינטנסיבית ובלתי פוסקת כל כך אידתה כל אטמוספירה שהכוכב החזיק בעבר, והותירה אותה כדור סלע חסר אוויר, חשוף, שלפוחיות.

אם לכוכב הלכת חסרה אטמוספרה, מדענים עשויים להיות מסוגלים בקרוב לאפס בדיוק איזה סוג של סלעים יש על פני השטח שלו ואפילו איזה סוג של תהליכים גיאולוגיים עיצבו את הנוף שלו, כגון האם קרום כוכב הלכת חווה אוקיינוסים מאגמה, פעילות וולקנית ו טקטוניקת הלוחות בעברה.

"SPECULOOS-3b הוא כוכב הלכת הראשון שעבורו אנו יכולים לשקול לנוע לעבר מגביל תכונות פני השטח של כוכבי לכת מעבר למערכת השמש", אומר מחבר המחקר ג'וליאן דה וויט, פרופסור חבר למדעי הפלנטה ב- MIT. "עם העולם הזה, אנחנו יכולים בעצם להתחיל לעשות גיאולוגיה אקסופלנטרית. כמה מגניב זה?"

מחברי המחקר ב-MIT כוללים את מדעני המחקר בנג'מין רקהם וארטם בורדנוב, יחד עם המחבר הראשי מישל גילון מאוניברסיטת ליאז' ועמיתים ממוסדות ומצפי כוכבים משתפים פעולה ברחבי העולם.

הזדנבות

אסטרונומים צפו ברמזים הראשונים של כוכב הלכת החדש בשנת 2021, עם תצפיות שבוצעו על ידי SPECULOOS – רשת של שישה טלסקופים רובוטיים באורך מטר אחד (ארבעה בחצי הכדור הדרומי, ושניים בחצי הכדור הצפוני) שצופים בשמיים ברציפות לאיתור סימנים של כוכבי לכת הסובבים סביב כוכבים ננסיים קרירים במיוחד. SPECULOOS הוא פרויקט האב של סקר TRAPPIST (Transiting Planets and PlanetesImals Small Telescope-South), שגילה שבעה כוכבי לכת יבשתיים – כמה פוטנציאליים למגורים – סביב כוכב קר קטן בשם TRAPPIST-1.

SPECULOOS שואפת לצפות בכ-1,600 כוכבי גמד אולטרה-קרירים בקרבת מקום. מכיוון שכוכבים אלה קטנים, כל כוכבי הלכת שמקיפים וחוצים מולם צריכים לחסום לרגע את האור שלהם, בכמות בולטת יותר בהשוואה לכוכבי לכת שמקיפים כוכבים גדולים ובהירים יותר. כוכבי ננסי אולטרה-קרירים, אם כן, יכולים לתת לאסטרונומים תצוגה טובה יותר של כל כוכבי הלכת שהם מארחים.

בשנת 2021, טלסקופ ברשת של SPECULOOS קלט כמה סימנים לא חד משמעיים של מעבר, מול כוכב גמד קריר במיוחד במרחק של כ-55 שנות אור. ואז בשנת 2022, ניטור צמוד עם טלסקופ ארטמיס של MIT שינה את המשחק.

"בעוד שהיו מבנים בנתונים של 2021 שלא נראו משכנעים, נתוני ארטמיס של 2022 ממש משכו את תשומת הלב שלנו", נזכר ארטם בורדנוב מ-MIT, המנהל את מצפה הכוכבים הצפוני SPECULOOS. "התחלנו לנתח אות אחד ברור דמוי מעבר בנתוני ארטמיס, החלטנו במהירות להשיק קמפיין סביב הכוכב הזה, ואז הדברים פשוט התחילו להסתדר".

אפל כמו הירח

הצוות איפס את הכוכב עם טלסקופ ארטמיס של MIT, שאר רשת SPECULOOS וכמה מצפה כוכבים אחרים. התצפיות הרב-כיווניות אישרו שהכוכב אכן אירח כוכב לכת, שנראה כי הוא מקיף כל 17 שעות. אם לשפוט לפי כמות האור שהוא חסם עם כל מעבר, המדענים מעריכים שכוכב הלכת הוא בערך בגודל של כדור הארץ.

לאחר מכן הם הצליחו להעריך תכונות מסוימות של הכוכב ושל כוכב הלכת בהתבסס על ניתוחים של אור הכוכב שנלקח על ידי בנג'מין רקהם מ-MIT, שהוביל מסע פרסום באמצעות טלסקופי מגלן בצ'ילה נאס"א מתקן טלסקופ אינפרא אדום (IRTF) בהוואי כדי לנתח את האור מכוכבי ננס קרירים סמוכים.

"אנו יכולים לומר מהספקטרום שלנו ותצפיות אחרות שלכוכב יש טמפרטורה של כ-2,800 קלווין, הוא בן כ-7 מיליארד שנים – לא צעיר מדי ולא מבוגר מדי – והוא פעיל בינוני, כלומר הוא מתלקח די הרבה הרבה," אומר רקהם. "אנחנו חושבים שלכוכב הלכת אסור שתהיה יותר אטמוספירה כי היא הייתה נשחקת בקלות על ידי פעילותו של הכוכב המארח שבעצם מתלקח כל הזמן".

ללא אטמוספירה, אם כן, מה אפשר לראות אם הם היו מסתכלים מעלה מפני השטח של כוכב הלכת?

"אם אין אטמוספירה, לא יהיו שמיים כחולים או עננים – זה פשוט יהיה חשוך, כמו על פני הירח", מציע רקהם. "וה'שמש' תהיה כוכב גדול, ארגמני-אדום, מנומר ומתרחב, שייראה בערך פי 18 ממה שהשמש נראית לנו בשמיים."

מכיוון שלכוכב הלכת חסרה אטמוספרה והוא קרוב יחסית, הצוות אומר ש-SPECULOOS-3b הוא מועמד אידיאלי למחקרי המשך של נאס"א טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), שהוא חזק מספיק כדי לנתח את אור הכוכב ולהבחין בפרטים נוספים הן של הכוכב והן של כוכב הלכת. בעזרת התצפיות של JWST, הצוות מקווה להיות מסוגל לזהות פרטים של פני השטח של כוכב הלכת, מה שיהווה לראשונה בתחום המחקרים האקסו-פלנטריים.

"אנחנו חושבים שהכוכב חם כמעט כמו וֵנוּס, אז לא ראוי למגורים", אומר רקהם. "זה לא מספיק חם כדי שיהיה לו משטח לבה. זה צריך להיות סלע מוצק. אבל תלוי במידת הבהירות של הסלע הזה, ייתכן שהוא עלה מחדש לאחרונה בגלל טקטוניקת הלוחות או פעילות געשית, או שזה יכול להיות כוכב לכת שנשחק בגלל בליה בחלל ויש לו משטח כהה הרבה יותר. בהמשך, אנחנו אמורים להיות מסוגלים להבחין בין כמה תרחישים מעניינים עבור פני כדור הארץ".

למידע נוסף על תגלית זו:

• אסטרונומים חושפים כוכב לכת בגודל כדור הארץ במרחק של 55 שנות אור בלבד

מחקר זה נתמך, בין השאר, על ידי מועצת המחקר האירופית, קרן סימונס וקרן הייסינג-סימון.