מתאן שנמצא ב-WASP-107 b חושף את מסת הליבה ושמיים סוערים
כמות נמוכה באופן מפתיע של מתאן וליבה ענקית מסתתרים בתוך כוכב הלכת WASP-107 b.
הגילויים, המבוססים על נתונים שהושגו על ידי טלסקופ החלל ג’יימס ווב, מציינים את המדידות הראשונות של מסה של ליבת כוכב לכת חוץ-שמשי ועתידים לתמוך במחקרים עתידיים על אטמוספרות ופנים של כוכבי לכת, שהם חלק מרכזי בחיפוש אחר עולמות ישימים מחוץ למערכת השמש שלנו.
“הסתכלות לתוך פנים של כוכב לכת הנמצא מאות שנות אור מכאן נשמעת כמעט בלתי אפשרית, אבל כשאתה יודע את המסה, הרדיוס, הרכב האטמוספירה והחום של פנים הכוכב, יש לך את כל החלקים שאתה צריך כדי לקבל רעיון על מה שבתוכו ועד כמה כבדה הליבה,” אמר המחבר הראשי דייוויד סינג, פרופסור מכובד באדמות ומדעי הפלנטות באוניברסיטת ג’ונס הופקינס. “זהו משהו שאנו יכולים לעשות כעת עבור כוכבי גז רבים במערכות שונות.”
המחקר, שפורסם היום ב-Nature, מראה שלכוכב יש אלף פעמים פחות מתאן מהצפוי וליבה שגדולה פי 12 מזו של כדור הארץ.
כוכב לכת ענק עם אטמוספירה לוהטת ורכה כמו צמר גפן, WASP-107 b מקיף כוכב במרחק של כ-200 שנות אור. הוא רך בגלל המבנה שלו: עולם בגודל צדק עם עשירית מהמסה של צדק.
למרות שיש לו מתאן – אבן בניין של חיים על כדור הארץ – הכוכב אינו נחשב כניתן לחיים בגלל קרבתו לכוכב ההורה שלו והיעדר פני שטח מוצקים. אבל הוא יכול להחזיק רמזים חשובים על אבולוציה מאוחרת של כוכבי לכת.
במחקר נפרד שפורסם היום ב-Nature, מדענים אחרים גם הבחינו במתאן עם טלסקופ ווב וסיפקו תובנות דומות על גודל הצפיפות של הכוכב.
“אנחנו רוצים להסתכל על כוכבים דומים יותר לענקי הגז במערכת השמש שלנו, שיש להם הרבה מתאן באטמוספרות שלהם,” אמר סינג. “זה המקום שבו סיפור WASP-107 b נעשה באמת מעניין, כי לא ידענו למה רמות המתאן כל כך נמוכות.”
המדידות החדשות של המתאן מצביעות על כך שהמולקולה הופכת לתרכובות אחרות כשהיא זורמת מעלה מפנים הכוכב, באינטראקציה עם תערובת של כימיקלים אחרים ואור כוכבים באטמוספירה העליונה. הצוות גם מדד גופרית דו-חמצנית, אדי מים, פחמן דו-חמצני ופחמן חד-חמצני – וגילה של-WASP-107 b יש יותר יסודות כבדים מאשר לאורנוס ונפטון.
פרופיל הכימיה של הכוכב מתחיל לחשוף חלקי מפתח בפאזל של איך אטמוספרות כוכבים מתנהגות בתנאים קיצוניים, אמר סינג. הצוות שלו יבצע תצפיות דומות בשנה הבאה על 25 כוכבים נוספים עם טלסקופ ווב.
“מעולם לא הצלחנו לחקור את תהליך הערבוב הזה באטמוספירה של כוכב לכת חוץ-שמשי בפירוט כזה, כך שזה ילך דרך ארוכה בהבנת איך התגובות הכימיות הדינמיות האלה פועלות,” אמר סינג. “זה משהו שאנו בהחלט צריכים כשאנחנו מתחילים להסתכל על כוכבי לכת סלעיים וחתימות ביומטריות.”
מדענים שיערו שהרדיוס המנופח של הכוכב נובע ממקור חום פנימי, אמר זפאר רוסטמקולוב, דוקטורנט למדעי הפלנטות באוניברסיטת ג’ונס הופקינס שהוביל את המחקר. על ידי שילוב מודלים של פיזיקה אטמוספרית ופנים עם נתוני ווב על WASP-107 b, הצוות הסביר איך התרמודינמיקה של הכוכב משפיעה על האטמוספרה הנצפית שלו.
“יש לכוכב ליבה חמה, ומקור החום הזה משנה את הכימיה של הגזים בעומק, אבל הוא גם מניע את הערבוב הקונבקטיבי החזק הזה שבוקע מבפנים,” אמר רוסטמקולוב. “אנחנו חושבים שהחום הזה גורם לשינוי הכימיה של הגזים, במיוחד להשמדת מתאן וליצירת כמויות מוגברות של פחמן דו-חמצני ופחמן חד-חמצני.”
הממצאים החדשים גם מייצגים את החיבור הברור ביותר שמדענים הצליחו לעשות על פנים של כוכב חוץ-שמשי וראש האטמוספירה שלו, אמר רוסטמקולוב. בשנה שעברה הבחין טלסקופ ווב בגופרית דו-חמצנית כ-700 שנות אור מכאן בכוכב חוץ-שמשי אחר בשם WASP-39, וסיפק את העדות הראשונה של תרכובת אטמוספרית שנוצרה על ידי תגובות המונעות על ידי אור כוכבים.
הצוות של ג’ונס הופקינס מתמקד כעת במה שעשוי לשמור על הליבה חמה, וצופה שכוחות עשויים לפעול באופן דומה לאלו שגורמים לגאות ושפל גבוהים ונמוכים באוקיינוסים של כדור הארץ. הם מתכננים לבדוק האם הכוכב נמתח ונמשך על ידי הכוכב שלו ואיך זה עשוי להסביר את החום הגבוה של הליבה.
כותבים נוספים של המחקר הם דניאל פ. ת’ורנגרן ואלנה מנז’אבקס מאוניברסיטת ג’ונס הופקינס; ג’ואנה ק. ברסטו מאוניברסיטה הפתוחה; פסקל טרמבלין מאוניברסיטת פריז-סאקליי; קטרינה אלווש דה אוליביירה, סטפן מ. בירקמן, ופייר פרויט מסוכנות החלל האירופית; טרייסי ל. בק, נסטור אספינוזה, אמילי גרסייר, מרקו סיריאני וג’ף א. וולנטי ממכון טלסקופ החלל; ראיין ס. צ’אלנר מאוניברסיטת קורנל; ניקולא קרוזט, ג’ובנה ג’יארדינו וניקול ק. לואיס מאוניברסיטת ליידן; אלספת ק. ה. לי; רוברטו מאיולינו מאוניברסיטת קיימברידג’; וברנרד ג’. ראושר ממרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א.
המחקר הזה מבוסס על נתונים שהתקבלו ממכון טלסקופ החלל, שמנוהל על ידי איגוד האוניברסיטאות למחקר באסטרונומיה, תחת חוזה נאס”א NAS 5-03127.
עוד בנושא באתר הידען:
