חיפשו אנרגיה אפלה ומצאו עוד כוכבי לכת ננסיים מעבר לנפטון-רהב

שני סטודנטים לתואר ראשון מצאו בצילומי סקר שמים המחפש אחר אנרגיה אפלה, עדויות לקיומם האפשרי של כוכבי לכת ננסיים מעבר לנפטון. השניים, בהנחיית פרופסור מאוניברסיטת מישיגן הציגו את ממצאיהם בכנס האיגוד האמריקני לאסטרונומיה

זמן צפיה בטלסקופ ומחשב זה מה שדרוש כדי לבהות באותם שטחים בשמים באורח מחזורי. שיטה זו מיושמת על ידי סקר האנרגיה האפלה Dark Energy Survey (DES), שלאחר סריקה של פחות מאחוז אחד משטח השמים שהוא אמור לסרוק עדיין לא מצא רמזים למהותה של האנרגיה האפילה אך הצליח לגלות עצמים שלא היו מוכרים קודם במערכת השמש החיצונית.

סקר האנרגיה האפלה הוא שותפות המתוכננת לפעול חמש שנים המפעילה טלסקופים קרקעיים בצפייה בסופרנובות כדי להבין את מבנה היקום ואת אופן התפשטותו. אך בינתיים, עצמים נודדים קרוב בהרבה הביתה חולפים דרך שדה הראיה. עצמים עבר נפטונים (טרנס נפטונים) – עולמות קרח קטנים מעבר למסלולו של נפטון-רהב התגלו בדרך זו. מאמר מדעי שפורסם במהלך כנס האגודה האסטרונומית האמריקנית בסיאטל חשף את העצמים החדשים שהתגלו. החוקרים הראשיים הם סטודנטים לתואר ראשון מקולג’ קרלטון בנורטפילד מיניסיוטה, המשתתפים בתוכנית של אוניברסיטת מישיגן.
שני טלסקופים במצפה פלומר, סקר השמים הדיגיטלי סלואן וכל שאר סקרי השמים מיפו לא רק את שמי הלילה הסטטיים – הבלתי משתנים, אלא גם אירועים זמניים כגון מעברי אסטרואידים ושביטים או נובות. סקר האנרגיה האפילה צופה בשמי הלילה ומחפש מבנים קוסמיים ואת מאפייני התפשטות היקום. לאחר חלק מחמש שנות הסקר, הספיק הסקר לצפות בעשר שדות בשמים בשטח של 3 מעלות רבועות כל אחת אחר סופרנובות מסוג 1 אותן גילה על בסיס שבועי.
ככל שהסקר התקדם, השיגו מפעיליו יותר ממה שצפו. הסקר חושף קיומם של עצמים טרנס-נפטונים חדשים. ושוב, סקר של החלל העמוק חושף את סודות סביבתנו המקומית – עצמים באזורי הספר של מערכת השמש.

DES הצופה בשמים התחום האור הנראה בחיפוש אחר סופרנובות יכול, אם מזג האוויר מאפשר זאת למדוד את התפשטות היקום. התשפטות זו תלויה בתגובה ההדדית בין החומר וחומרים חמקמקים ביקום שלנו- אנרגיה אפילה וחומר אפל. חמש שנות הסקר נדרשים כדי להשיג רמת פירוט טובה ומספר רב של אירועי סופרנובה שמהם ניתן יהיה להסיק מסקנות.

בינתיים גילו החוקרים הצעירים מקרלטון – רוס ג’נינגס וז’ילו ז’אנג כוכבי לכת ננסיים במערכת השמש שלנו. בהובלת פרופ’ דייוויד גרדס מאוניברסיטת מישיגן, החלו השניים עם רשימה של 100 אלף תצפיות של מעברי עצמים זמניים. תוכנות שונות וניתוח מהירותם אפשרו להבדיל בין עצמים עבר נפטונים לעומת, למשל אסטרואידים במערכת השמש הפנימית.

בעוד האסטרואידים יחלפו במהירות דרך שדה ראיה קטן כמו שדה הראיה של הסקר בשל קרבתם, עצמים עבר-נפטונים המקיפים את השמש ינוע לאט בהרבה. פלוטו למשל, המקיף את השמש במרחק ממוצע של 40 יחידות אסטרונומיות, וכן כוכב הלכת הננסי אריס – שני העצמים העבר-נפטונים הגדולים ביותר המוכרים לנו גומאים מרחק של 27 שניות קשת ליום, אף כי במשך חצי שנה תנועת כדור הארץ סביב השמש מקדמת או מרחיקה את תנועתו הנצפית של פלוטו. 27 שניות קשת הם בערך אחת חלקי שישים מקוטרו של הירח המלא, לפיכך מלילה אחד למשניו חוצים העצמים הטרנס-ניוטונים כ-100 פיקסלים לאורך שדה הראיה של גלאי DES, מאחר ורוחבו של כל פיקסל 0.27 שנית קשת.

מערך החיישנים המדעיים DECam נמצא במצפה הבין אמריקני בעיר קורו טלודו בצ’ילה, והוא מחובר לטלסקופ בקוטר 4 מטרים. המערך מכיל 62 חיישנים של 2048×4096 פיקסלים ובסך הכל 520 מגה פיקסלים. המשקל הכולל של המצלמה הוא 20 טון.

לאחר מעט יותר משתי שנות תצפית אומרים החוקרים הצעירים “הניתוח שלנו חשף 16 עצמים שלא היו מוכרים קודם במערכת השמש החיצונית, לרבות עצם טרויאני אחד של נפטון, כמה עצמים הנמצאים בתנועה מתואמת עם נפטון, ועצם אחד המקיף את השמש במשך 1,200 שנה, אחת מתקופות ההקפה הארוכות של עצמים ידועים במערכת השמש.
אם יאושרו הגילויים הללו, משמעות הדבר היא שמערכת השמש החיצונית מלאה בעצמים העשויים מסלעים וקרח. ישנה עוד משמעות לתגליות הללו – למשל כשבאים לחפש אחר עוד גופים שהחללית ניו הוריזונס תוכל להגיע אליהם לאחר מעברה ליד פלוטו באמצע השנה. לקראת התקרבותה של ניו הוריזונס לפלוטו פנו אנשי הצוות לטלסקופ החלל האבל כדי שיסייע בחיפוש אחר עצם טרנס נפטוני שישמש כיעד הבא. ואולם הביקוש לזמן תצפית בהאבל לא מאפשר חיפושים ארוכי טווח אחרי עצמים טרנס נפטונים. סקרים כמו DES ישמשו כדי לחשוף עוד אלפי עצמים כאלה במערכת השמש החיצונית. כפי שציין פרופ’ מייקל בראון מקאלטק – יש סיכוי סביר שנמצא בענן אורט מעבר לנפטון כוכב לכת בגודל של מאדים או אף בגודלו של כדור הארץ.

לידיעה באתר יוניברס טודיי