חוקרים מצאו שכוכבי לכת מסויימים מחוץ למערכת השמש מתכווצים בגלל אובדן האטמוספרה שלהן
נראה שכוכבי לכת מסויימים מחוץ למערכת השמש מאבדיםאת האטמוספרה שלהם ומתכווצים. במחקר חדש בעזרת טלסקופ החלל קפלר, אסטרונומים מוצאים הוכחות לסיבה אפשרית: הליבה של כוכבי לכת אלה דוחפת את האטמוספרה שלהם מבפנים החוצה.
לכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש יש מגוון של גדלים, מכוכבי לכת סלעיים קטנים ועד לענקים גזיים עצומים. באמצע נמצאות פלנטות סופר-ארץ סלעיות ופלנטות תת-נפטון גדולות יותר עם אטמוספרה תפוחה. אבל יש היעדרות חשודה – "פער גדלים" – של פלנטות שגודלן פי 1.5-2 מגודל הארץ (או בין סופר-ארץ ותת-נפטון) שהמדענים מנסים להבין טוב יותר.
"המדענים אימתו עד כה את הגילוי של יותר מ-5,000 אקזופלנטות, אבל יש פחות פלנטות מהמצופה שקוטרן פי 1.5-2 מקוטר הארץ", אמרה מדענית המחקר מ-Caltech/IPAC ג'סי כריסטיאנסן, המנהלת המדעית של ארכיון כוכבי הלכת של נאס"א והמחברת הראשית של המחקר החדש ב-The Astronomical Journal. "למדעני כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש יש עכשיו מספיק מידע כדי להגיד שהפער הזה אינו מקרי. קורה משהו שמונע מפלנטות להגיע לגודל הזה או להישאר בו".
המדענים חושבים שהסבר אפשרי לפער הזה הוא שכוכבי לכת תת-נפטוניים מסוימים מאבדים את האטמוספרה שלהן עם הזמן. האובדן הזה יקרה אם לפלנטה אין מספיק מסה, ולכן כוח כבידה, כדי לשמור על האטמוספרה. לכן תת-נפטוניים שאינם מסיביים מספיק יתכווצו בערך לגודל של סופר-ארץ, וישאירו פער בין שני גדלי הפלנטות.
אבל איך בדיוק הפלנטות האלה מאבדות את האטמוספרה, זאת עדיין תעלומה. המדענים התכנסו לשני מנגנונים אפשריים: האחד נקרא אובדן מסה מוּנַע ליבה והשני פוטו-התאדות. המחקר חשף הוכחות חדשות שתומכות במנגנון הראשון.
הסרטון הזה מסביר את ההבדלים בין הסוגים העיקריים של אקזופלנטות. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
אובדן מסה מוּנַע ליבה מתרחש כשקרינה הנפלטת מהליבה החמה של פלנטה דוחפת את האטמוספרה ומרחיקה אותה ממנה עם הזמן, "והקרינה הזאת דוחפת את האטמוספרה מלמטה", אמרה כריסטיאנסן.
ההסבר המוביל השני לפער הפלנטרי, פוטו-התאדות, מתרחש כשהאטמוספרה של הפלנטה למעשה מועפת החוצה על ידי הקרינה החמה של הכוכב המארח שלה. בתרחיש הזה, "הקרינה עתירת האנרגיה מהכוכב פועלת כמו מייבש שיער על קוביית קרח".
סבורים שפוטו-התאדות מתרחשת במאה מיליון שנותיה הראשונות של פלנטה, ואילו אובדן מסה מוּנַע ליבה מתרחש הרבה יותר מאוחר – קרוב יותר למיליארד שנים אחרי היווצרותה. אבל בשני המנגנונים, "אם אין מספיק מסה, אי אפשר להחזיק מעמד ומאבדים את האטמוספרה ומתכווצים", הוסיפה כריסטיאנסן.
במחקר הזה, כריסטיאנסן ועמיתיה השתמשו בנתונים מ-K2 של נאס"א, משימה של טלסקופ החלל קפלר שהוארכה, כדי לצפות בצבירי הכוכבים הכוורת וההתאדות, שגילם 600 עד 800 מיליון שנים. בדרך כלל סבורים שפלנטות הן באותו הגיל של הכוכב המארח שלהן, ולכן התת-נפטוניות במערכת הזאת יהיו מעבר לגיל שבו יכלה להתרחש פוטו-התאדות אבל מתחת לגיל של אובדן מסה מוּנַע ליבה.
כך שאם יראו שיש הרבה תת-נפטוניות בצבירים (בהשוואה לכוכבים מבוגרים יותר בצבירים אחרים), הם יוכלו להסיק שפוטו-התאדות לא התרחשה. במקרה הזה, אובדן מסה מוּנַע ליבה יהיה ההסבר הכי סביר למה שקרה לתת-נפטוניות פחות מסיביות עם הזמן. בתצפיות מצאו שלכמעט 100% מהכוכבים בצבירים אלה יש עדיין פלנטות תת-נפטוניות שמקיפות. לפי הגודל שלהן, החוקרים חושבים שהן שמרו על האטמוספרה שלהן.
עוד בנושא באתר הידען: