55 בסרטן e: כוכב הלכת שעשוי מיהלום
דמיינו לרגע כוכב לכת שבו פני השטח מכוסים בגרפיט ויהלום במקום במים וגרניט. זה נשמע כמו מדע בדיוני, אבל זוהי המציאות המדעית של הכוכב קנקרי 55 e הקרוי גם ג'נסן, זהו כוכב לכת בקבוצת הכוכבים סרטן שהתגלה בשנת 2004 ומאז ממשיך להפתיע את החוקרים. הכוכב ממוקם במרחק של כ-41 שנות אור מכדור הארץ, שזה כ-378 טריליון ק"מ.
הגילוי המרתק בוצע על ידי צוות אסטרונומים בראשות ברברה מקארתור, באמצעות טלסקופ הובי-אברלי במצפה הכוכבים מקדונלד בטקסס. החוקרים השתמשו בשיטה המכונה "מהירות רדיאלית", מדידה של התנודות הזעירות בתנועת הכוכב האם כתוצאה ממשיכה הכבידתית של כוכב הלכת המקיף אותו. השיטה מזהה שינויים קטנים באורך הגל של האור המגיע מהכוכב, ומאפשרת למדענים להסיק על קיומו, מסתו ומסלולו של כוכב הלכת.
מחקרים מצביעים על כך שלפחות שליש ממסת כוכב הלכת היא ככל הנראה יהלום טהור. זהו הכוכב הראשון שזוהה כ"כוכב לכת יהלום" סביב כוכב דמוי שמש.
המאפיינים הפיזיקליים של "55 בסרטן e" מרשימים. הרדיוס שלו כמעט פי שניים מרדיוס כדור הארץ, המסה שלו היא פי 8 ממסת כדור הארץ, וצפיפותו הממוצעת היא 6.66 גרם לס"מ מעוקב, כמעט כפליים מצפיפות כדור הארץ. הצפיפות הגבוהה הזו מעידה על הרכב עשיר בפחמן וסיליקטים, והיא שהובילה את המדענים למסקנה המדהימה על נוכחות שכבות משמעותיות של גרפיט ויהלום במעטפת הכוכב.
חום קיצוני ואוקיינוס לבה גלובלי
הקרבה של כוכב הלכת לכוכב האם שלו קיצונית עד כדי כך שקשה לתפוס את המשמעות. המרחק האורביטלי הממוצע הוא רק 0.01544 יחידות אסטרונומיות, כלומר, כ-2.3 מיליון ק"מ בלבד. לשם השוואה, כדור הארץ נמצא במרחק של 150 מיליון ק"מ מהשמש. כוכב הלכת נמצא קרוב פי 65 יותר לכוכב שלו מאשר כדור הארץ לשמש.
מה המשמעות המעשית של קרבה כזו? שנה שלמה על כוכב הלכת נמשכת רק 17.68 שעות. כן, פחות מיום אחד של כדור הארץ. כוכב הלכת משלים הקפה מלאה סביב הכוכב שלו במהירות מסחררת, והתוצאה היא טמפרטורות פני שטח קיצוניות. לפי ניתוח מחדש של נתוני טלסקופ החלל ספיצר משנת 2022, טמפרטורת צד היום הממוצעת מגיעה לכ-3,500 מעלות. זה חם מספיק כדי להמיס ברזל.
בשל הקרבה של הכוכב לכוכב האם, כוכב הלכת כמעט בוודאות נעול בגאות ושפל, כלומר, חצי כדור אחד פונה תמיד לכוכב ("צד היום"), בעוד החצי השני פונה תמיד הרחק ממנו ("צד הלילה"). טמפרטורת צד הלילה נמוכה יחסית, אבל עדיין מגיעה לכ-1,380 מעלות צלזיוס. התנאים הקיצוניים האלה יוצרים אוקיינוס לבה עולמי, כל פני השטח של כוכב הלכת מכוסים בלבה מותכת.
קנאני לי, גיאופיזיקאית מאוניברסיטת ייל ושותפה למחקר, הסבירה את ההבדל המהותי מכדור הארץ: "פנים כדור הארץ עשיר בחמצן, אבל עני ביותר בפחמן". לעומת זאת, ההרכב הכימי של "55 בסרטן e" עשיר בפחמן ועני בחמצן. כשהוא נוצר, במקום לצבור מים, כוכב הלכת צבר חומרים קלים אחרים, בעיקר פחמן וסיליקון.
הליבה של הכוכב עשויה להיות מברזל, בדיוק כמו זו של כדור הארץ. אבל השכבות החיצוניות יכולות להיות תערובת של פחמן, סיליקטים ומינרל קשה במיוחד בשם סיליקון קרביד. בלחצים הגבוהים מאוד בתוך כוכב הלכת, ואולי אפילו ליד פני השטח, חלק גדול מהפחמן יכול להיות יהלום. הגילוי של טבע היהלום של כוכב הלכת אומר שיכולים להיות לו תהליכי התפתחות תרמית וטקטוניקת לוחות שונים מאוד מכדור הארץ.
טלסקופ ג'יימס ווב חושף אטמוספירה מפתיעה
במאי 2024 התרחשה פריצת דרך משמעותית במחקר של הכוכב. טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שהוא המכשיר המתקדם ביותר שיש לאנושות כיום, יצר ספקטרום פליטה תרמית של כוכב הלכת בטווח של 4 עד 12 מיקרומטר. המדידות האלה שללו את ההשערה הקודמת שכוכב הלכת הוא עולם לבה מכוסה באטמוספירה דקיקה העשויה מסלע מאודה.
במקום זאת, הנתונים הצביעו על אטמוספירה נדיפה משמעותית, עשירה ככל הנראה בפחמן דו-חמצני או פחמן חד-חמצני. זהו ממצא מרתק: אוקיינוס הלבה של הכוכב עשוי לשחרר גזים ולקיים את האטמוספירה הזו באופן מתמיד. ד"ר בריס-אוליבייה דמורי מהמרכז לחלל וראויות למגורים הצהיר: "55 בסרטן e הוא אחד האקסופלנטים האניגמטיים ביותר. למרות כמויות עצומות של זמן תצפית שהושגו עם תריסר מתקני קרקע וחלל בעשור האחרון, טבעו האמיתי נותר חמקמק, עד היום".
המחקר של האטמוספירה עבר שינויים דרמטיים לאורך השנים. בפברואר 2016 טלסקופ החלל האבל זיהה מימן ציאניד באטמוספירה, זו הייתה הפעם הראשונה שאטמוספירה של כוכב לכת סופר-ארץ נותחה בהצלחה. בנובמבר 2017 תצפיות אינפרא-אדום עם טלסקופ ספיצר הצביעו על נוכחות אוקיינוס לבה גלובלי המוסתר באטמוספירה בלחץ של כ-1.4 בר. אבל רק עם טלסקופ ג'יימס ווב הצליחו החוקרים לקבל תמונה ברורה יותר.
רנייו הו ממעבדת הנעה סילונית של נאסא הדגיש: "ג'יימס ווב באמת דוחף את הגבולות של אפיון אקסופלנטים לכוכבי לכת סלעיים. הוא באמת מאפשר סוג חדש של מדע". צוות המחקר השתמש במכשירי NIRCam ו-MIRI של הטלסקופ כדי לצפות באור אינפרא-אדום מ-55 בסרטן e. על ידי השוואת האור הנפלט במהלך ליקוי המשנה של כוכב הלכת, כאשר הוא מאחורי הכוכב שלו עם מצבו הרגיל, המומחים קבעו שטמפרטורת צד היום קרירה יותר מהצפוי אם לכוכב הלכת לא הייתה אטמוספירה.
פער הטמפרטורות הזה מצביע על אטמוספירה עשירה בחומרים נדיפים שמפיצה אנרגיה מצד היום לצד הלילה. טלסקופ החלל CHEOPS, שפותח ונבנה באוניברסיטת ברן, היה חיוני בהשבת מספר שאלות מפתח. תצפיות משני הטלסקופים, CHEOPS ו-JWST, מצביעות על כך שהכוכב עשוי לאכסן אטמוספירה המכילה גזים כמו פחמן חד-חמצני או פחמן דו-חמצני. האטמוספירה הפוטנציאלית הזו, כנראה נובעת מאוקיינוס הלבה המבעבעת של כוכב הלכת אטמוספירה משנית המתחדשת ברציפות על ידי פעילות וולקנית.
שינויים גדולים בטמפרטורת פני השטח של הכוכב יוחסו לפעילות וולקנית אפשרית המשחררת עננים גדולים של אבק המכסים את כוכב הלכת וחוסמים פליטות תרמיות. עד 2022 התצפיות הראו שונות גדולה בעומקי מעבר הכוכב, שניתן לייחס לפעילות וולקנית בקנה מידה גדול. תופעה נוספת שמסקרנת את החוקרים היא "השמיים הנוצצים" של כוכב הלכת, אידוי של מתכות וסיליקטים מאוקיינוס הלבה יוצר אטמוספירה עשירה בחומרים שיכולים לשקף ולהפיץ אור בצורה ייחודית, מה שיוצר אפקט נוצץ ומנצנץ.
מארק קוכנר, אסטרופיזיקאי במרכז הטיסה החללית גודארד של נאס"א, מעיר: "פחמן יכול להתקיים בצורות רבות על כדור הארץ, וסביר שיש אפילו יותר סוגים על כוכב לכת פחמן. יהלום עשוי להיות רק אחד מסוגי הפחמן שהיית רואה". בתנאים הקיצוניים של הכוכב, צורות רבות של פחמן, כמו יהלום וגרפיט, יהיו יציבות, בעוד מולקולות קלות כמו אדי מים וחמצן כנראה יהיו נדירות או נעדרות לחלוטין.
המחקר של הכוכב מספק הזדמנות ייחודית לחקור את האינטראקציות בין אטמוספירות פלנטריות, משטחים ופנים. רנייו הו מסכם: "בסופו של דבר, אנחנו רוצים להבין אילו תנאים מאפשרים לכוכב לכת סלעי לשמור על אטמוספירה עשירה בגז: המרכיב המפתח לכוכב לכת ראוי למגורים". בעוד ש-55 בסרטן e אינו ראוי למגורים, הוא מספק מעבדה יקרת ערך לחקר סביבות פלנטריות קיצוניות. כוכב הלכת מייצג סוג של עולם שאינו קיים במערכת השמש שלנו, ומרחיב את הבנתנו לגבי המגוון העצום של כוכבי לכת ביקום, מגוון שהבורא יתברך ברא בחכמתו הרבה.
תגובות (0)
אין עדיין תגובות. היו הראשונים להגיב!