התרשמותו של אמן זה מראה כוכב הלכת דמוי צדק הנמצא בדרכו להפוך לכוכב הלכת חם – כוכב הלכת גדול דמוי צדק שמסתובב קרוב מאוד לכוכב שלו. באמצעות טלסקופ WIYN 3.5 מטר בקרן המדע הלאומית של ארה"ב Kitt Peak National Observatory, תוכנית של NSF NOIRLab, צוות אסטרונומים גילה שכוכב הלכת הזה, ששמו TIC 241249530 b, עוקב אחר מסלול אליפטי במיוחד בכיוון המנוגד לסיבוב של כוכב המארח שלה. מאפייני המסלול הייחודיים הללו מרמזים על היסטוריית היווצרותו של כוכב הלכת, כמו גם על מסלולו העתידי, ומאפשרים לצוות לקבוע כי TIC 241249530 b בסופו של דבר נודד פנימה למסלול מהודק ומעגלי יותר. גילוי טרום הגירה של כוכבי לכת זה מעניק תובנה חשובה לגבי האופן שבו צדקים חמים נוצרים ומתפתחים לאורך זמן. קרדיט: NOIRLab/NSF/AURA/J. דה סילבה (מנוע חלל)
א אקסופלנטהמסלול המוארך, לאחור, מכיל רמזים להיסטוריית ההיווצרות ולמסלולים העתידיים של ענקי גז בעלות מסה גבוהה.
אסטרונומים צפו בכוכב הלכת אקסופלנט עם מסלול אקסצנטרי ומדרדר מאוד באמצעות טלסקופ WIYN. כוכב הלכת הזה, ששמו TIC 241249530 b, יכול לקדם באופן משמעותי את ההבנה שלנו לגבי היווצרות והגירה של צדק חמים, שהם בדרך כלל ענקי גז גדולים יותר הנודדים למסלולים קרובים מאוד סביב הכוכבים שלהם.
גילוי של כוכב לכת עם מסלול קיצוני
שימוש בטלסקופ WIYN 3.5 מטר בקרן המדע הלאומית של ארה"ב Kitt Peak National Observatory, תוכנית של NSF NOIRLabאסטרונומים גילו את המסלול הקיצוני של כוכב הלכת החיצוני שנמצא בדרכו להפוך לחם צדק. כוכב הלכת הזה לא רק עוקב אחר אחד מהמסלולים המתוחים ביותר מבין כל כוכבי הלכת החולפים הידועים, אלא גם מקיף את הכוכב שלו לאחור, ומעניק תובנה לגבי המסתורין של האופן שבו כוכבי הלכת החמים מתפתחים.
נכון לעכשיו, ישנם יותר מ-5,600 כוכבי לכת מאושרים בקצת יותר מ-4,000 מערכות כוכבים. בתוך אוכלוסייה זו, כ-300-500 כוכבי לכת אקסופלנטים נכנסים למעמד המוזר המכונה צדק חמים – כוכבי לכת גדולים דמויי צדק המקיפים קרוב מאוד לכוכב שלהם, חלקם אפילו קרובים כמו כוכב חמה לשמש שלנו. עד כמה כוכבי הלכת חמים מגיעים למסלולים כה קרובים הוא תעלומה, אבל אסטרונומים מניחים שהם מתחילים במסלולים רחוקים מהכוכב שלהם ואז נודדים פנימה עם הזמן. השלבים המוקדמים של תהליך זה נצפו רק לעתים נדירות, אך עם הניתוח החדש הזה של כוכב לכת עם מסלול יוצא דופן, אסטרונומים מתקרבים צעד אחד יותר לפענוח תעלומת צדק החמה.
טכניקות וממצאי תצפית מתקדמות
גילויו של כוכב הלכת הזה, ששמו TIC 241249530 b, מקורו בזיהוי על ידי לוויין ה-Transiting Exoplanet Survey (TESS) של נאס"א בינואר 2020 של צניחה בבהירות של כוכב התואמת כוכב לכת בודד בגודל צדק העובר מול או עובר, זה. כדי לאשר את אופי התנודות הללו ולחסל סיבות אפשריות אחרות, צוות של אסטרונומים השתמש בשני מכשירים בטלסקופ WIYN 3.5 מטר בקרן המדע הלאומית של ארה"ב Kitt Peak National Observatory (KPNO), תוכנית של NSF NOIRLab.
הצוות השתמש לראשונה ב- נאס"אבמימון NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) בטכניקה שעוזרת 'להקפיא' נצנצים אטמוספריים ולחסל כל מקורות זרים שעלולים לבלבל את מקור האות. לאחר מכן, באמצעות הספקטרוגרף NEID במימון נאס"א, הצוות מדד את המהירות הרדיאלית של TIC 241249530 b על ידי התבוננות קפדנית כיצד הספקטרום של הכוכב המארח שלו, או אורכי הגל של האור הנפלט שלו, זז כתוצאה מהכוכב החיצוני המקיף אותו.
איור זה מציג את מסלולו של כוכב הלכת החיצוני דמוי צדק שהתגלה לאחרונה בשם TIC 241249530 b, המוצג בהשוואה למסלולים של מרקורי וכדור הארץ במערכת השמש שלנו. TIC 241249530 b עוקב אחר אחד המסלולים המתוחים ביותר של כל כוכב הלכת המעבר הידועות, וגם מקיף את הכוכב המארח שלו לאחור, כלומר בכיוון המנוגד לסיבוב הכוכב. קרדיט: NOIRLab/NSF/AURA/R. פרוקטור
ארווינד גופטה, חוקר פוסט-דוקטורט של NOIRLab והמחבר הראשי של המאמר שפורסם ב טֶבַע, שיבח את NESSI ו-NEID כקריטיות למאמצי הצוות לאפיין ולאשר את האות של כוכב הלכת החיצוני. "NESSI נתן לנו מבט חד יותר על הכוכב ממה שהיה אפשרי אחרת, ו-NEID מדד במדויק את הספקטרום של הכוכב כדי לזהות שינויים בתגובה לכוכב הלכת החיצוני המקיף אותו," הסביר גופטה. גופטה ציין במיוחד את הגמישות הייחודית של מסגרת תזמון התצפית של NEID שכן היא מאפשרת התאמה מהירה של תוכנית התצפית של הצוות בתגובה לנתונים חדשים.
"הטלסקופ WIYN ממלא תפקיד מכריע בסיוע לנו להבין מדוע כוכבי הלכת שנמצאים במערכות שמש אחרות יכולים להיות שונים כל כך ממערכת למערכת", אמר כריס דייוויס מ-NSF, מנהל התוכנית של NSF NOIRLab. "שיתוף הפעולה בין NSF לנאס"א בתוכנית NN-EXPLORE ממשיך להניב תוצאות מרשימות במחקר כוכבי לכת.
הנפשה זו מציגה את מסלולו של כוכב הלכת האקסו-פלנט החדש שהתגלה לאחרונה בשם TIC 241249530 b, המוצג בהשוואה למסלולים של מרקורי וכדור הארץ במערכת השמש שלנו. TIC 241249530 b עוקב אחר אחד המסלולים המתוחים ביותר של כל כוכב הלכת המעבר המוכר, וגם מקיף את הכוכב המארח שלו לאחור, כלומר בכיוון המנוגד לסיבוב הכוכב. אם כוכב הלכת הזה היה חלק ממערכת השמש שלנו, מסלולו היה נמתח מקרבתו הקרובה ביותר לשמש פי עשרה מאשר מרקורי עד להיקף הרחוק ביותר שלו במרחק של כדור הארץ. מסלול קיצוני זה יגרום לטמפרטורות על הפלנטה להשתנות בין זו של יום קיץ לחום מספיק כדי להמיס טיטניום. קרדיט: NOIRLab/NSF/AURA/R. פרוקטור
השלכות של מסלולים אקסצנטריים ו-Retrograde
ניתוח מפורט של הספקטרום אישר כי כוכב הלכת החיצוני מסיבי יותר פי חמישה מצדק. הספקטרום גם חשף כי כוכב הלכת החיצוני סובב לאורך נתיב אקסצנטרי או מתוח במיוחד. האקסצנטריות של מסלול כוכב לכת נמדדת בקנה מידה מ-0 עד 1, כאשר 0 הוא מסלול מעגלי לחלוטין ו-1 הוא אליפטי מאוד. לכוכב הלכת הזה יש אקסצנטריות מסלולית של 0.94, מה שהופך אותו ליותר אקסצנטרי ממסלולו של כל כוכב לכת אחר שנמצא אי פעם בשיטת המעבר (1). לצורך השוואה, פלוטולמסלול האליפטי מאוד של סביב השמש יש אקסצנטריות של 0.25; האקסצנטריות של כדור הארץ היא 0.02.
אם כוכב הלכת הזה היה חלק ממערכת השמש שלנו, מסלולו היה נמתח מקרבתו הקרובה ביותר לשמש פי עשרה מאשר מרקורי עד להיקף הרחוק ביותר שלו במרחק של כדור הארץ. מסלול קיצוני זה יגרום לטמפרטורות על הפלנטה להשתנות בין זו של יום קיץ לחום מספיק כדי להמיס טיטניום.
החלק הפנימי של טלסקופ WIYN 3.5 מטר, הממוקם בקרן המדע הלאומית של ארה"ב Kitt Peak National Observatory, תוכנית של NSF NOIRLab. טלסקופ זה מארח את מכשיר ה-NEID, שהוא מכונה חדישה לגילוי כוכבי לכת. קרדיט: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/J.Pollard
כדי להוסיף לאופי החריג של מסלולו של כוכב הלכת החיצוני, הצוות גם מצא שהוא מסתובב לאחור, כלומר בכיוון מנוגד לסיבוב הכוכב המארח שלו. זה לא משהו שאסטרונומים רואים ברוב כוכבי הלכת האחרים, וגם לא במערכת השמש שלנו, וזה עוזר ליידע את הפרשנות של הצוות לגבי היסטוריית היווצרותו של כוכב הלכת החיצוני.
מאפייני המסלול הייחודיים של כוכב הלכת החיצוני מרמזים גם על מסלולו העתידי. סביר להניח שהמסלול האקסצנטרי ההתחלתי שלו והתקרבה מאוד לכוכב המארח שלו 'יסבבו' את מסלול כוכב הלכת, שכן כוחות הגאות והשפל על כוכב הלכת גוזלים אנרגיה מהמסלול וגורמים לו להתכווץ ולהתגלגל בהדרגה. גילוי כוכב הלכת הזה לפני שההגירה הזו התרחשה הוא בעל ערך מכיוון שהוא נותן תובנה מכרעת לגבי האופן שבו כוכבי הלכת חמים נוצרים, מתייצבים ומתפתחים לאורך זמן.
"למרות שאיננו יכולים בדיוק ללחוץ אחורה ולצפות בתהליך הנדידה הפלנטרית בזמן אמת, כוכב הלכת הזה משמש כמעין תמונת מצב של תהליך הנדידה", אמר גופטה. "כוכבי לכת כאלה הם נדירים להפליא וקשה למצוא אותם, ואנחנו מקווים שזה יכול לעזור לנו לפענח את סיפור היווצרות צדק החם."
טלסקופ WIYN 3.5 מטר, ממוקם בקרן המדע הלאומית של ארה"ב Kitt Peak National Observatory, תוכנית של NSF NOIRLab. קרדיט: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA
סיכויי עתיד וכיווני מחקר
"אנחנו מתעניינים במיוחד במה שנוכל ללמוד על הדינמיקה של האטמוספירה של כוכב הלכת הזה אחרי שהוא עושה את אחד מהמעברים הקרובים להחריד שלו לכוכב שלו", אמר ג'ייסון רייט, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה בפן סטייט שפיקח על הפרויקט בזמן שגופטה הייתה דוקטורנט באוניברסיטה. "טלסקופים כמו של נאס"א טלסקופ החלל ג'יימס ווב יש את הרגישות לחקור את השינויים באטמוספירה של כוכב הלכת האקסו-פלנט החדש שהתגלה בזמן שהוא עובר חימום מהיר, כך שעדיין יש עוד הרבה לצוות ללמוד על כוכב הלכת האקזו-כוכבי".
TIC 241249530 b הוא רק כוכב הלכת השני שהתגלה אי פעם כדי להדגים את שלב ההגירה הלוהט של צדק. יחד, שתי הדוגמאות הללו מאששות מבחינה תצפיתית את הרעיון שענקי גז בעלי מסה גבוהה יותר מתפתחים להיות צדקים חמים כשהם נודדים ממסלולים אקסצנטריים ביותר לעבר מסלולים הדוקים ומעגליים יותר.
"אסטרונומים חיפשו אחר כוכבי לכת חיצוניים שהם כנראה מבשרי צדק חמים, או שהם תוצרי ביניים של תהליך הנדידה, במשך יותר משני עשורים, אז הופתעתי מאוד – והתרגשתי – למצוא אחד כזה", אמר גופטה. "זה בדיוק מה שקיוויתי למצוא."
הערות
- נמצא כוכב לכת אחד עם אקסצנטריות גבוהה יותר. ל-HD 20782 b יש אקסצנטריות של 0.956 אך אינו במעבר, ולכן לא ניתן לקבוע את כיוון מסלולו בהשוואה לכוכב המארח שלו. זה מדגיש את חשיבות הגילוי של TIC 241249530 b שניתן לקבוע את מאפייני המסלול שלו הודות למעבר הכוכב שלו.
