פרופ' עמרי ונדל ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית מסביר בראיון לאת הידען, בעקבות זכייתם של מישל מאיור ודידייה קולוז , מגלי כוכב הלכת הראשון מחוץ למערכת השמש בפרס נובל לפיזיקה, ומסביר את ההבדלים בין שיטת דופלר ושיטת הליקוי.
קהילות חוקרי כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש והאסטרוביולוגיה ממשיכה לסעור לאחר ההודעה על זכייתם של מישל מאיור ודידיה קולוז ממצפה הכוכבים של אוניברסיטת ג'נבה בפרס נובל על גילוי כוכב הלכת הראשון מחוץ למערכת השמש. פגסי 51 בי.
בשיחה עם אתר הידען אומר פרופ' עמרי ונדל מהאוניברסיטה העברית, כי החשיבות של התגלית הוא שמדובר בכוכב לכת שהקיף כוכב רגיל, דומה לשמש ולא ננס אדום לדוגמה (אם כי בין 4,000 ויותר כוכבי הלכת שאושרו עד כה, רבים מקיפים ננסים אדומים א.ב.).
החידוש - שיטת התצפית
החידוש שלהם היה בשיטת התצפית. כוכב הלכת שהתגלה היה גדול יחסית– מחצית מגודל צדק מה שהופך אותהו לפחות מעניין מבחינת פוטנציאל לחיים ועוד פחות מעניין מכיוון שהיוא קרוב יחסית לשמש שלה ולכן הטמפרטטורה על פני השטח שלו גבוהה מאוד אבל בכל זאת זה היה כוכב הלכת הראשון שהתגלה.
פגאסי 51 בי התגלה בשיטת דופלר שבה הכוח שכוכב הלכת מפעיל על השמש שלה גורם לשמש לנוע בתנועה מעגלית קטנה אותה ניתן למדוד כי כוכב הלכת גורם לשמש שלו להתקרב ולהתרחק מאיתנו בתנועה המעגלית . אפקט יחסית קטן כי המהירות של אותה שמש סדר גודל של עשרות מטרים לשניה. קודם למאיור, לא היה ניתן למדוד שינויים כאלה קטנים. מאיור וקילו, עם המכשיר שבנו הפכו את השיטה לרגישה מספיק כך שהצליחו למדוד את השינויים הללו. העקרון די פשוט והיה ידוע גם קודם לכן, אבל כדי להגיע לרגישות הדרושה באמת היה צריך מכשיר מיוחד.
השיטה השניה, שיטת הליקוי, שבה נעשה שימוש בטלסקופ החלל קפלר היא שיטת הליקוי. לצלם את הכוכב, ולמדוד את השינוי הקל בעוצמת אורו כל אימת שכוכב הלכת חולף בינינו לבין השמש שלו.
לכל שיטה יש את היתרונות והחסרונות שלו. באמצעות שיטת דופלר ניתן לגלות כוכבי לכת בכל מערת שמש שהיא, ולא רק אלו מביניהן שממוקמות כך שכוכב הלכת עובר בקו הראיה שלנו בינינו לבין הכוכב. התנאי הוא שכוכב הלכת שלול מספיק גדול, מאסיבי וקרוב לשמש שלו כך שהתנועה של אותו כוכב מספיק מהירה שאפשר יהיה למדוד את אפקט דופלר.
בהמשך שוכללו המכשירים והיום הם רגישים פי 10, ולכן כיום אפשר למדוד גם כוכבי לכת במסות קטנות יותר ואפילו עד למסת כדור הארץ. בשיטה הזו התגלו מאות כוכבי לכת ובשיטת הליקוי התגלו אלפי כוכבי לכת בעיקר בפרויקט קפלר.
שיטת דופלר מחייבת תצפיות רבות יותר כיוון שצריך לגלות ספקטרוסקופיה את השינוי באורך הגל ואפשר לעשות את זה בתצפית נפרדת על כוכב אחד במשך תקופה. בשיטת הליקוי אפשר לצפות בבת אחת בהרבה יותר כוכבים, ולכן גם אם רק במקרה אחד ממאה לערך המסלולים שלהם ממוצבים כך שיאפשרו ליקוי, אבל מכיוון שקפלר צפה בו זמנית במ-150 אלף כוכבים, כך שגם אחוז או שניים מתוכם יכולים להביא לגילויים רבים, ואכן טלסקופ קפלר גילה 4,000 כוכבי לכת. ההערכה היא שטלסקופ החלל החדש טס יצליח לגלות עוד כמה אלפים . טלסקופ טס שוגר לפני שנה, ב-2018 והוא קטן יותר מטלסקופ קפלר אבל בניגוד לקפלר שהסתכל על חלק מאוד קטן של השמים טלסקופ טס סורק את כל השמים והוא מסוגל לגלות רק כוכבי לכת סביב כוכבים יותר בהירים – יותר דומים לשמש שלנו. טלסקופ קפלר הצליח לגלות את כוכבי הלכת גם של כוכבים יותר רחוקים או יותר עמומים – מסוג ננס אדום.
כאמור -- היתרון של שיטת דופלר שהשתמשו בהלגילוי כוכבי הלכת הראשונים היא שאפשר לגלות בכל מערכת שמש לא חייבים שמערכת השמש תהיה מכוונת כך שיקרה ליקוי. החיסרון שלה, לפחות בשנים הראשונות – היה אפשר לגלות רק כוכבי לכת מאסיביים שגורמים לתנודות מספיק מהירות לשמש שלהם וגם שהם מספיק קרובים. ככל שכוכב הלכת יותר קרוב ויותר מאסיבי הכוח שהוא מפעיל יותר גדול. כוכבים אלה כונו צדקים חמים, כלומר כוכבים במסה של צדק, שמקיפים את השמשות שלהם במרחקים קטנים ביותר, קטנים אפילו ממסלול כוכב חמה סביב המשמש ולפיכך הטמפרטורה על פני השטח שלהם גבוהה.
מכיוון שכוכבי הלכת הראשונים היו מסוג צדק חם, היה ויכוח האם נפוצות כוכבי לכת מסוג זה היא תופעה אמיתית או שזו היתה הטיה שנבעה מהמכשירים שלנו. בהתחלה לא היה לנו מידע על כוכבים דומים לכדור הארץ בגודל ומספיק רחוקים מהשמש שלהם כדי שלא יהיו חמים, זה התאפשר בעיקר בזכות הטלסקופ קפלר. שיטת הליקוי, שבה נעשה שימוש בקפלר ובטלסקופ האירופי קורות ששוגר ב-2006 ותרם לגילוי עשרות כוכבי לכת וגם הוא השתמש בשיטת הליקוי.
כיצד השפיעה התגלית על מדע האסטרוביולוגיה?
:"חקר כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש הוא הלב של מדע האסטרוביולוגיה כיום. יש שני ענפים של מדע האסטרוביולוגיה: אסטרוביולוגיה של מערכת השמש שלנו, וחיפוש אחר ביולוגיה במערכות שמש אחרות."
במערכת השמש שלנו די מיצו את החיפוש יש כמה נישות ספורות כמו הירח אירופה שמקיף את צדק שמקווים למצוא בו חיים מתחת לקרח אבל בגדול די מיצו את המחקר במערכת השמש שלנו בתוצאות מאוד צנועות, בעיקר במאדים מצאו מים נוזליים וקצת מולקולות אורגניות שמקורם לא ברור. אבל יש עשורת מיליארדי מערכות שמש בשביל החלב לבדו.
בהקשר לכך, חשוב לציין את התגלית מלפני חודש, של מים באטמוספירה של כוכב הלכת K2-18b . אף שהוא מקיף ננס אדום והסיכויים לחיים על כוכב לכת הסובב אותו קטנים לעומת כוכבי לכת המקיפי שמשות כמו השמש שלנו.
עם זאת, יהיה די מוזר אם לא ימצאו חיים ביולוגיים באף כוכב לכת, יש כל כך הרבה מערכות שמש ולרבים מהם אמורים להיות תנאים דומים לכדור הארץ, ועשויים להתפתח חיים לפיכך חשוב לגלות כמה שיותר מערכות שמש.
לסיכום אומר פרופ' ונדל: "זה לא מקרה שהם קיבלו את פרס נובל רק עכשיו. אמנם הם גילו את כוכב הלכת עוד בשנת 1995, אבל החשיבות הבשילה רק בשנים האחרונות אחרי פרויקט קפלר."
עוד בנושא באתר הידען:
- מדע כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש פורח בזכות גאונותו של מישל מאיור, והמכשיר שבנה
- גילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש – שינה את תפיסתנו על היקום
- מגלי כוכב הלכת הראשון מחוץ למערכת השמש ומפתח התיאוריה הקוסמולוגית זכו במשותף בפרס נובל לפיזיקה
- זיהוי אדי מים באטמוספירה של כוכב לכת הדומה לכדור הארץ הוא צעד גדול בדרך לגילוי חיים בחלל