ארבעה כוכבי לכת זעירים נחשפו במערכת שמש שכנה לאחר מאה שנות חיפוש

כוכבי הלכת התגלו במסלול סביב כוכב ברנרד, אחד הכוכבים הקרובים ביותר לשמש המסקרן את המדענים מאז התגלה ב-1916 על ידי EE ברנרד

אסטרונומים חשפו ארבעה כוכבי לכת מתחת למסת כדור הארץ במסלולם סביב כוכבו של ברנרד – המערכת הכוכבית הבודדת הקרובה ביותר לכדור הארץ. גילוי זה בוצע, בין היתר, באמצעות טלסקופ ג'מיני צפון, השייך למערכת התצפית הבינלאומית של ג'מיני. יש לציין כי אחד מהכוכבים המזוהים מייצג את כוכב הלכת בעל המסה הנמוכה ביותר שזוהה אי פעם באמצעות טכניקת מהירות הקרן, ובכך מציב תקן חדש בגילוי כוכבי לכת קטנים בסמיכות לכוכבים.

למשך למעלה ממאה שנים חקרו המדענים את כוכבו של ברנרד בתקווה לגלות כוכבי לכת סביבו. כוכב זה, אשר זוהה לראשונה על ידי E. E. ברנרד במעבדת ירקס בשנת 1916, הוא המערכת הכוכבית הבודדת הקרובה ביותר לכדור הארץ. ברנרד הוא ננס אדום – כוכב בעל מסה נמוכה אשר לעיתים קרובות מארח מערכות כוכבי לכת קומפקטיות הכוללות מספר כוכבי לכת סלעיים. מאחר וננס אדומים מהווים את הסוג הנפוץ ביותר של כוכבים ביקום, הבנת כוכבי הלכת הסמוכים להם מהווה מרכיב חשוב במחקרים אסטרונומיים רחבים.

MAROON-X: מכשיר בדיוק מתמשך לגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש

אחד המאמץ המרכזיים בחיפוש זה הובל על ידי ג'ייקוב בין מאוניברסיטת שיקגו. צוותו פיתח את MAROON-X, מכשיר בעל רגישות גבוהה המיועד במיוחד לגילוי כוכבי לכת בסביבת כוכבי לכת ננס אדומים. המכשיר מותקן על טלסקופ גמיני צפונית, מה שמגביר את יכולת התצפית לזהות כוכבי לכת קטנים.

MAROON-X מנצל את טכניקת מהירות הקרן לזיהוי כוכבי לכת – שיטה המאתרת את תנועת הגובה הקטנה של כוכב עקב משיכת כוכבי הלכת במסלולו. תנועה זו גורמת לשינויים זעירים באורך הגל של האור הנפלט מהכוכב. דיוקו של MAROON-X מאפשר מדידה של השינויים הללו באופן המאפשר לקבוע את מספרם ואת מסות כוכבי הלכת המשפיעים על הכוכב, ובכך לאשר את קיומם במידה יוצאת דופן של דיוק.

אישור קיומם של כוכבי הלכת: פריצת דרך מדעית

לאחר כיול וניתוח קפדניים של נתונים שנאספו במהלך 112 לילות על פני תקופה של שלוש שנים, צוות המחקר מצא ראיות מוצקות לקיומם של שלושה כוכבי לכת סביב כוכבו של ברנרד, כאשר שניים מהם הוגדרו במקור כמועמדים בלבד. בנוסף, צוות המחקר שילב נתונים מ-MAROON-X עם נתונים שנאספו במחקר מ-2024 באמצעות מכשיר ה-ESPRESSO בטלסקופ ה-Very Large Telescope של מכון האסטרונומיה האירופי בצ'ילה, וכך הצליח לאשר את קיומו של כוכב לכת רביעי, שעבר גם הוא מהגדרת מועמדות להגדרה של כוכב לכת מבוסס.

"זהו גילוי מרגש באמת – כוכב ברנרד הוא שכנינו הקוסמי, ובכל זאת אנו יודעים עליו מעט מאוד," מציין ריטויק בסנט, תלמיד לתואר דוקטור באוניברסיטת שיקגו ומחבר ראשי של המאמר שיתפרסם ב-The Astrophysical Journal Letters. "זהו סימן לפריצת דרך בזכות דיוקם של המכשירים החדשים הללו לעומת הדורות הקודמים."

למשך מאה שנים חקרו המדענים את כוכבו של ברנרד בתקווה לגלות כוכבי לכת סביבו. כוכב זה, שזוהה לראשונה על ידי E. E. ברנרד במעבדת ירקס בשנת 1916, הוא המערכת הכוכבית הבודדת הקרובה ביותר לכדור הארץ. כיום, באמצעות טלסקופ גמיני צפונית – אחד מחצאי האגודה הבינלאומית לתצפיות גמיני, אשר ממומן במידה מסוימת על ידי קרן המדע הלאומית של ארצות הברית ומופעל על ידי NSF NOIRLab – חוקר האסטרונומיה חשפו ארבעה כוכבי לכת מתחת למסת כדור הארץ במסלולם סביב כוכב זה. אחד מהכוכבים הוא בעל המסה הנמוכה ביותר שזוהה אי פעם באמצעות טכניקת מהירות הקרן, מה שמסמן תקן חדש בגילוי כוכבי לכת קטנים בסמיכות לכוכבים. קרדיט: האגודה הבינלאומית לתצפיות גמיני/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor/J. Pollard

מה אנו יודעים על העולמות הסלעיים הללו

כוכבי הלכת שהתגלו הם ככל הנראה עולמות סלעיים, בשונה מכוכבי הלכת הגזיים כדוגמת צדק. עם זאת, יהיה קשה לקבוע זאת בוודאות, מאחר ובגלל זווית הצפייה מכדור הארץ, הכוכבים אינם עוברים מול כוכבם – שיטה אשר משמשת לקביעת הרכב כוכבי הלכת. אולם, על ידי השוואת נתונים עם כוכבי לכת דומים סביב כוכבים אחרים, יהיה אפשר לבצע הערכות מדויקות יותר לגבי הרכבם.

באמצעות הנתונים שנאספו, הצליחו החוקרים לשלול בהסתמך על ראיות מוצקות את קיומם של כוכבי לכת נוספים עם מסה דומה לזו של כדור הארץ באזור המגורים של כוכבו של ברנרד – האזור סביב כוכב, בו תנאים מאפשרים קיומו של נוזל, כדוגמת מים, על פני כוכב לכת.

ברנרד נקרא "הלוויתן הלבן הגדול" עבור חוקרי כוכבי הלכת; במהלך המאה האחרונה מספר קבוצות מדע הודיעו על ראיות לגילוי כוכבי לכת סביבו, אך אלו הוכחו כלא נכונות מאוחר יותר. עם זאת, הממצאים העדכניים מעניקים ביטחון רב בהרבה ממה שהיה קיים בעבר.

"מדודידותינו נערכו בזמנים שונים בלילות ובימים נפרדים. הם נמצאים בצ'ילה ואנו בהוואי. צוותינו לא תיאמו ביניהם כלל," מציין בסנט. "דבר זה מעניק לנו ביטחון רב לכך שמדובר לא בהופעות מדומיינות בנתונים."

חשיפת כוכבי לכת הקטנים ביותר עד כה באמצעות טכנולוגיה חדשה

ארבעת כוכבי הלכת, שכל אחד מהם מהווה כ-20 עד 30% ממסת כדור הארץ, נמצאים במסלולים קרובים מאוד לכוכב המארח, כך שהם משלים את מסלולם בתוך מספר ימים בלבד. הכוכב הרביעי הוא בעל המסה הנמוכה ביותר שזוהה עד כה באמצעות טכניקת מהירות הקרן. הצוות מקווה כי גילוי זה יסמן את תחילתו של עידן חדש בגילוי כוכבי לכת מתחת למסת כדור הארץ ביקום.

כוכבי לכת סלעיים רבים שזוהו עד כה הם בעלי מסה גדולה יותר מזו של כדור הארץ, ונראה כי הם דומים למדי ברחבי שביל החלב. עם זאת, קיימות סיבות להניח כי כוכבי לכת קטנים יכולים להציג הרכב מגוון יותר. ככל שהמדענים ימצאו כוכבי לכת נוספים מסוג זה, יוכלו לחשוף מידע נוסף על תהליכי היווצרותם ועל תנאים אשר עשויים לאפשר קיומם של תנאי מחייה.

עתיד חקר כוכבי הלכת עם MAROON-X

"הקרן הלאומית למדע של ארצות הברית משתפת פעולה עם הקהילה האסטרונומית במסע לעומק היקום, במטרה לאתר כוכבי לכת אשר תנאיהם עשויים להזכיר את כדור הארץ," אומר מרטין סטיל, דירקטור תכניות ב-NSF עבור האגודה הבינלאומית לתצפיות גמיני. "גילויי כוכבי הלכת אשר מתבצעים באמצעות MAROON-X, המותקן על טלסקופ גמיני צפונית, מהווים צעד משמעותי במסע זה."

יש להדגיש כי MAROON-X עדיין מהווה מכשיר אורח בטלסקופ גמיני צפונית. לאור ביצועיו המצוינים ופופולריותו בקרב קהילת המשתמשים, הוא נמצא כעת בתהליך העברת סטטוס למכשיר קבוע במתקן.

"תוצאה זו מדגימה את יכולות התצפית התחרותיות והמתקדמות אשר מציע טלסקופ גמיני לקהילת המשתמשים שלו. המתקן נמצא בעיצומו של תהליך חידוש מערך המכשור, כאשר MAROON-X הוא חלק מהגל הראשון של מכשירים חדשים, לצד GHOST בטלסקופ גמיני דרומית ו-IGRINS-2 בטלסקופ גמיני צפונית," מציין אנדריאס סייפארט, מנהל הפיתוח באגודה הבינלאומית לתצפיות גמיני, אשר היה חלק מהצוות שתכנן ובנה את MAROON-X.

הערות
המערכת הכוכבית הקרובה ביותר אלינו, פרוקסימה קנטאורי, מורכבת משלושה כוכבים הנעים זה סביב זה, מה שמשנה את הדינמיקה של היווצרות כוכבי הלכת ומסלוליהם ולכן לא יתכנו כוכבי לכת סביבה. כוכב ברנרד הוא הבא בתור.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• סופר כדור ארץ מקיף את כוכב ברנארד
• לוויינים רואים בכוכבים
• הידען קלאסיק – היקום – סר ברנרד לוול