טלסקופ החלל ג’יימס ווב של נאס”א נועד להרים את האובך המקיף כוכבי לכת מסוג תת-נפטון חם – כוכבי לכת שגודלם נע בין זה של כדור הארץ לזה של נפטון, אך הם מקיפים את השמשות שלהן במרחק קרוב יותר ממסלול כוכב חמה
מחקרים אטמוספריים מפורטים יספקו תובנות חשובות על כמה מהפלנטות הכי נפוצות – ומסתוריות – הידועות בגלקסיה.
שביל החלב מלא וגדוש בכוכבי לכת אניגמטיים הגדולים מכדור הארץ אבל קטנים מנפטון, שנעות סביב הכוכב שלהן מהר יותר וקרוב יותר משכוכב חמה מקיף את השמש או בקיצור כוכבי לכת מסוג תת-נפטון חם. כוכבי לכת כאלה נמאים במרחק של שנות אור, מטושטשות על ידי ערפל או עננים וללא שום דבר דומה במערכת השמש שלנו, האופי המדויק של הפלנטות האלה בגודל תת-נפטוני שנמצאות כמעט בכל מקום הוא עדיין תעלומה. ממה הן עשויות? איך הן נוצרו? ומה אפשר ללמוד מהן על פלנטות והתפתחות פלנטרית באופן כללי?
עם היכולת חסרות התקדים שלו למדוד הבדלים מאוד עדינים בבהירות והצבע של אור אינפרה אדום עמום, טלסקופ החלל ג’יימס ווב של נאס”א מוכן לפזר את הערפל סביב האופי והמקור של סוג הפלנטות הכי נפוץ בשביל החלב.
יותר ממחצית ממערכות הכוכבים דמויי השמש שנסקרו בשביל החלב מכילות סוג מסתורי של כוכב לכת שלא דומה לאף אחד מכוכבי הלכת במערכת השמש. במערכת השמש שלנו.
דוגמאות לכך הם כוכבי לכת מסוג תת-נפטון. מדובר בכוכבי לכת גדולים יותר מכדור הארץ, קטנים מנפטון, ומסתובבים קרוב יותר לכוכבים שלהם מאשר מרקורי מקיף את השמש, תת-נפטון חמים עד חמים אלה הם הסוג הנפוץ ביותר של כוכבי לכת שנצפה בגלקסיה. אבל למרות שחוקרים הצליחו למדוד תכונות בסיסיות – כולל גודל, מסה ומסלול – של מאות מכוכבי הלכת הללו, הטבע הבסיסי שלהם נותר לא ברור.
האם הם כדורים צפופים של סלע וברזל כמו בכדור הארץ, שמכוסים בשכבות עבות של מימן וגז הליום? או שהם מורכבים מתערובות פחות צפופות של סלע וקרח, מוקפים באטמוספרות אדיות ועשירות במים? עם נתונים מוגבלים וללא כוכבי לכת בגודל ובמסלול דומים במערכת השמש שלנו לצורך השוואה, היה קשה לענות על שאלות אלה.
“מהם כוכבי הלכת הללו? כיצד הם נוצרים? למה במערכת השמש שלנו אין אותם? אלו שאלות בסיסיות”, מסביר ג’ייקוב בין, אסטרונום מאוניברסיטת שיקגו שהוביל תצפיות רבות על כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש.
נראה שמה שמונע מאיתנו להבין את טבעם של כוכבי לכת אלה הם האירוסולים, חלקיקים זעירים וטיפות המרכיבות עננים או אובך. חלקיקים אלה מפזרים את אור הכוכבים, שוחקים את הפסגות הספקטרליות הבולטות לכדי אדוות עדינות והופכים את הספקטרום לחסר תועלת למעשה לצורך קביעת הרכב הגז.
אבל עם ווב, החוקרים בטוחים שניתן יהיה לשפר את המבט שלנו על כוכבי לכת תת-נפטוניים אלו. שתי תוכניות תצפית מתוכננות להתקיים בשנה הראשונה לפעילות ווב. באחת ישתמשו חוקרים ביכולות החזקות הייחודיות של ווב כדי לחקור שני כוכבי לכת בגודל תת-נפטון: GJ 1214 b, הארכיטיפ תת-נפטון; ו-TOI-421 b, כוכב לכת אחר שהתגלה לאחרונה.
ארכיטיפ תת-נפטון: GJ 1214b
GJ 1214 b הוא תת-נפטון חם המקיף כוכב ננס אדום סמוך למערכת השמש והיה מושא של עשרות מחקרים. תקופת ההקפה הקצרה שלו, גודלו הגדול ביחס לכוכב שלו, והקרבה היחסית לכדור הארץ מקלים (ככל שמדובר בכוכיבי לכת מחוץ למערכת השמש) על התצפית. בעוד מעמדו כתת-נפטון – ולדברי החוקר הראשי, “כוכב הלכת החיצוני המסתורי ביותר שאנו מכירים” – להפוך אותו ליעד ראוי לחקירה.
TOI-421 b
לא ברור ממה מורכבים האירוסולים שמסביב לתת נפטון חם כמו ב GJ 1214 b , אבל הם יכולים להיות דומים לאלו שמרכיבים ערפיח דמוי אובך נמצא על הירח השבתאי טיטאן. כדי לבחון השערה זו, החוקרים החליטו להתמקד ב-TOI-421 b, כוכב לכת שדומה בגודלו ובצפיפותו ל-GJ 1214 b, אך הוא נחשב לוהט מכדי לקיים אובך מפויח.
טלסקופ החלל ג’יימס ווב יהיה כלי התצפית המוביל בעולם למדעי החלל כאשר ישוגר במהלך דצמבר 2021. ווב יפתור תעלומות במערכת השמש שלנו, יביט אל מעבר לעולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים, ויחקור את המבנים והמקורות המסתוריים של היקום שלנו ושל המקום שלנו. בּוֹ. Webb היא תוכנית בינלאומית בהובלת נאס”א עם שותפיה, ESA (סוכנות החלל האירופית), וסוכנות החלל הקנדית.
איור המשווה את הגודל של האקזופלנטות התת-נפטוניות TOI-421 b ו-GJ 1214 b לכדור הארץ ונפטון-רהב. TOI-421 b ו-GJ 1214 b נמצאות שתיהן בין הארץ ונפטון מבחינת רדיוס, מסה וצפיפות. הצפיפות הנמוכה של שתי האקזופלנטות מצביעות על כך שחייבת להיות להן אטמוספירה עבה. האקזופלנטות מסודרות משמאל לימין בסדר עולה של רדיוס ומסה: תמונה של הארץ ממצפה האקלים בחלל העמוק: כדור הארץ הוא פלנטה סלעית עם רדיוס ממוצע של 6,370 ק”מ, מסה של בערך 6 מיליארד טריליון טונות וצפיפות של פי 5.5 מצפיפות המים.
איור של TOI-421 b: TOI-421 היא אקזופלנטה תת-נפטונית חמה עם רדיוס של פי 2.68 מהארץ, מסה של פי 7.2 מהארץ וצפיפות של פי 2.05 ממים. איור של GJ 1214 b: GJ 1214 b היא אקזופלנטה תת-נפטונית חמימה עם רדיוס של פי 2.74 מהארץ, מסה של פי 8.2 מהארץ וצפיפות של פי 2.2 ממים.תמונה של נפטון-רהב מוויאג’ר 2: נפטון הוא ענק קרח עם רדיוס של פי 3.88 מהארץ (שנותן לו נפח של קרוב לפי 58 מהארץ), מסה של פי 17 מהארץ וצפיפות של רק פי 1.6 ממים.האיור מראה את הפלנטות לפי קנה מידה מבחינת הרדיוס, אבל לא מיקום בחלל או מרחק מהכוכבים שלהן. הארץ ונפטון מקיפים את השמש, ואילו TOI-421 b מקיפה כוכב דמוי שמש במרחק של בערך 244 שנות אור, ו-GJ 1214 b מקיפה כוכב ננס אדום קטן במרחק של בערך 48 שנות אור.
קרדיט: NASA, ESA, CSA, and D. Player (STScI)
עוד בנושא באתר הידען:
