עולם המים: אסטרונומים גילו כוכב לכת שעשוי להיות מכוסה כולו באוקיינוס עמוק

הניתוח הספקטרלי של TOI-1452 b מראה כי מים עשויים להוות עד 30% ממסת כוכב הלכת, שיעור דומה לזה של כמה ירחים במערכת השמש שלנו, כגון ירחי צדק גנימד וקליסטו, והירחים של שבתאי טיטאן ואנסלדוס, בכדור הארץ, למרות היותו מכוסה ברובו במים, מסת המים היא רק 1%

צוות של אסטרונומים גילה אקסו-פלנטה שיכולה להיות מכוסה לחלוטין במים.

צוות בינלאומי של מדענים הודיע על גילוי TOI-1452 b, כוכב לכת מחוץ למערכת השמש המקיף את אחד משני הכוכבים הקטנים במערכת בינארית הממוקמת בקבוצת הכוכבים הדרקון במרחק של כ-100 שנות אור מכדור הארץ. את המחקר הוביל שארל קאדיו, דוקטורנט באוניברסיטת מונטריאול וחבר במכון לחקר אקסו-פלנטות (iREx).

כוכב הלכת המאופיין בגודל ומסה גדולים פי 5 מאלה של כדור הארץ, מקיף את השמש שלו באיזור החיים, שם הטמפרטורה שלה לא תהיה חמה מדי ולא קרה מדי מכדי שמים נוזליים יוכלו להתקיים על פני השטח שלו. האסטרונומים מאמינים שזה יכול להיות “עולם האוקיינוס”, כוכב לכת המכוסה כולו בשכבת מים עבה בדומה דומה לחלק מהירחים של צדק ושבתאי (אלא ששם יש מעליהם שכבת קרח עבה).

קאדיו וצוותו מתארים את התצפיות שהבהירו את טבעה ומאפייניה של האקסו-פלנטה הייחודית הזו במאמר שפורסם ב-12 באוגוסט בכתב העת Astronomical Journal.

המחשה של פני השטח של TOI-1452 b, שיכול להיות “עולם האוקיאנוס “, כלומר כוכב לכת המכוסה כולו בשכבה עבה של מים נוזליים. קרדיט: בנואה גוג’ון, אוניברסיטת מונטריאול.

רנה דויון, פרופסור באוניברסיטת מונטריאול ומנהל iREx ושל Observatoire du Mont-Mégantic (OMM): “הצלחנו לזהות את כוכב הלכת הייחודי הזה הודות ל-OMM, מכשיר מיוחד בשם SPIRou שתוכנן במעבדות שלנו , ושיטה אנליטית חדשנית שפותחה על ידי צוות המחקר שלנו..”

היה זה טלסקופ החלל TESS של נאס”א, שסוקר את כל השמיים בחיפוש אחר מערכות שמש קרובות לשלנו, שהעלה את האסטרונומים על עקבותיו של כוכב לכת זה. בהתבסס על  אות TESS, שהראה ירידה קלה בבהירות כל 11 ימים, מדענים חזו כוכב לכת ברדיוס גדול בכ-70% מכדור הארץ.

צ’ארלס קאדיו שייך לקבוצה של אסטרונומים המבצעת תצפיות מעקב קרקעיות אחר מועמדים שזוהו על ידי TESS על מנת לאשר את סוג כוכב הלכת ומאפייניהם. הוא משתמש ב-PESTO, מצלמה המותקנת בטלסקופ של ה-OMM שפותחה על ידי פרופ’ דייוויד לאפרנייר מאוניברסיטת מונטריאול ותלמיד הדוקטורט שלו פרנסואה-רנה לאשפל.

“ה-OMM מילא תפקיד מכריע באישור אופיו של אות זה ובהערכת הרדיוס של כוכב הלכת”, הסביר קאדיו. “זו לא הייתה בדיקה שגרתית. היינו צריכים לוודא שהאות שזוהה על ידי TESS באמת נגרם על ידי כוכב לכת המקיף את TOI-1452, הגדול מבין שני הכוכבים במערכת בינארית זו.”

הכוכב המארח TOI-1452 קטן בהרבה מהשמש שלנו והוא אחד מזוג כוכבים בגודל דומה במערכת הבינארית. שני הכוכבים מקיפים זה את זה במרחק כה קטן – 97 יחידות אסטרונומיות, או בערך פי שניים וחצי מהמרחק בין השמש לפלוטו – כך שטלסקופ TESS רואה אותם כנקודת אור אחת. אבל הרזולוציה של PESTO גבוהה מספיק כדי להבחין בין שני העצמים, והתמונות הראו שהאקסו-פלנטה אכן מקיפה את TOI-1452, תגלית שזכתה לאישור באמצעות תצפיות מאוחרות יותר על ידי צוות יפני.

כושר המצאה בעבודה

כדי לקבוע את מסת כוכב הלכת, האסטרונומים צפו במערכת עם SPIRou, מכשיר שהותקן בטלסקופ קנדה-צרפת-הוואי בהוואי. SPIRou, שתוכנן בחלקו הגדול בקנדה, אידיאלי לחקר כוכבים בעלי מסה נמוכה כגון TOI-1452 מכיוון שהוא פועל בספקטרום האינפרה-אדום, שבו כוכבים אלה הם הבהירים ביותר. גם אז נדרשו יותר מ-50 שעות של תצפית כדי להעריך את מסתו של כוכב הלכת, שעל פי ההערכות היא כמעט פי חמישה מזו של כדור הארץ.

עולם המים

למרות שכוכב הלכת TOI-1452 b ככל הנראה סלעי כמו כדור הארץ, הרדיוס, המסה והצפיפות שלה מרמזים על עולם שונה מאוד משלנו. כדור הארץ הוא למעשה כוכב לכת יבש מאוד. אף על פי שלעתים אנו מכנים אותו “כוכב הלכת הכחול” משום שכ-70% מפני השטח שלו מכוסים באוקיינוס, למעשה המים מהווים רק חלק זניח ממסתו – פחות מ-1%.

מים עשויים להיות הרבה יותר נפוצים על כמה כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש. בשנים האחרונות, אסטרונומים זיהו וקבעו את הרדיוס והמסה של כוכבי לכת רבים שגודלם נע בין זה של כדור הארץ לנפטון-רהב (בערך פי 3.8 מכדור הארץ). לחלק מכוכבי הלכת האלה יש צפיפות שניתן להסביר רק אם חלק גדול מהמסה שלהם מורכב מחומרים קלים יותר,  כמו למשל מים, מאלה המרכיבים את המבנה הפנימי של כדור הארץ. עולמות היפותטיים אלה זכו לכינוי “עולמות אוקיינוס”.

“TOI-1452 b הוא אחד המועמדים הטובים ביותר לעולם אוקיינוס שמצאנו עד כה”, אמר קאדיו. “הרדיוס והמסה שלו מרמזים על צפיפות נמוכה בהרבה ממה שניתן היה לצפות מכוכב לכת שמורכב בעצם ממתכת וסלע, כמו כדור הארץ”.

הניתוח הספקטרלי של TOI-1452 b מראה כי מים עשויים להוות עד 30% ממסת כוכב הלכת, שיעור דומה לזה של כמה ירחים במערכת השמש שלנו, כגון ירחי צדק גנימד וקליסטו, והירחים של שבתאי טיטאן ואנסלדוס.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• אסטרונומים גילו אולי את כוכב הלכת הראשון שנע במסלול סביב שלושה כוכבים
• פרופ’ עמרי ונדל ישתתף בשני פרויקטים למציאת כוכבי לכת המתאימים לחיים
• אסטרונומים גילו כוכב לכת בגודל של כדור הארץ במרחק 11 שנות אור
• זיהוי אדי מים באטמוספירה של כוכב לכת הדומה לכדור הארץ הוא צעד גדול בדרך לגילוי חיים בחלל
• ‫קרוב יותר לבית / ג’ון מטסון‬