ניתוח 26 מדידות רדיו ממשימת ג’ונו, כשהחללית חלפה מאחורי צדק, מצא שהכוכב צר בכ־8 ק״מ בקו המשווה ושטוח בכ־24 ק״מ בקטבים – שינוי שמחדד מודלים של המבנה הפנימי והרוחות
“ספרי הלימוד יצטרכו להתעדכן,” אומר פרופ' יוחאי כספי מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת ב־מכון ויצמן למדע. במשך יותר מחמישים שנה נדמה היה שממדיו של צדק – כוכב הלכת הגדול במערכת השמש – ידועים היטב. כעת, בזכות שיטות מדידה מתקדמות ונתונים חדשים, המספרים מתעדכנים, ואיתם גם ההבנה שלנו על צורתו של ענק הגזים.
במחקר שהתפרסם ב־2-2-2026 בכתב העת Nature Astronomy הציג צוות מחקר בינלאומי, בהובלת מדעני מכון ויצמן, את המדידה המדויקת ביותר עד כה של גודלו וצורתו של צדק. התוצאה נשמעת “קטנה” במונחים יומיומיים, אבל היא משמעותית מאוד למדעי כוכבי הלכת: צדק מעט צר יותר באזור קו המשווה, ופחוס יותר באזורי הקטבים, מכפי שהעריכו עד היום.
איך מודדים את הממדים של צדק, ולמה זה לא “רק” צילום
במבט ראשון זה נשמע פשוט: אם יודעים את המרחק לצדק ועוקבים אחר סיבובו, אפשר להסיק את גודלו ואת צורתו. אבל בפועל, כדי להגיע לדיוק של קילומטרים בודדים, צריך שיטות מתוחכמות בהרבה.
המדידות שעליהן התבססו ספרי הלימוד במשך שנים ארוכות נשענו על שש מדידות בלבד, שנעשו לפני כמעט חמישה עשורים במסגרת משימות וויאג'ר ו־פיוניר של נאס"א. המדידות התקבלו באמצעות אותות רדיו שנשלחו מהחלליות אל כדור הארץ. האותות האלה אפשרו לחשב, בין השאר, כיצד הסביבה של צדק משפיעה על התפשטות גלי הרדיו, ומתוך כך להעריך את ממדי כוכב הלכת.
הפריצה החדשה הגיעה בזכות משימת ג'ונו. החללית שוגרה ב־2011 ונכנסה למסלול סביב צדק ב־2016. בשנת 2021 הוארכה המשימה, ובמסגרת ההארכה עודכן המסלול כך שמנקודת מבטו של כדור הארץ החללית חלפה גם מאחורי צדק. השינוי הזה נראה טכני, אבל הוא פתח אפשרות מדידה ייחודית: כשהחללית עוברת מאחורי כוכב הלכת, אות הרדיו שהיא משדרת נחסם, ובזמן המעבר הוא גם “מתעקם” בגלל האטמוספרה של צדק.
כאן נכנס העיקרון הפיזיקלי שמאחורי המדידה: האטמוספרה אינה “חלל ריק”. היא שכבות-שכבות של גזים בצפיפויות שונות ובטמפרטורות שונות. שינויי הצפיפות והטמפרטורה משנים את אופן התקדמות גלי הרדיו. אם מודדים בדיוק רב את אופן העיקום וההנחתה של האות במהלך המעבר “מאחורי” כוכב הלכת, אפשר להסיק מתוכו את מיקומם של קווי המתאר של צדק בדיוק גבוה, ואת תרומת האטמוספרה לתמונה הכוללת.
החוקר הראשי של משימת ג׳ונו, ד"ר סקוט בולטון מ־מכון המחקר סאות'ווסט שבסן אנטוניו, טקסס, מדגיש שהמסלול החדש הוא גם הזדמנות ליעדים מדעיים חדשים. לדבריו, כאשר החללית עוברת מאחורי כוכב הלכת, האטמוספרה חוסמת ומעקמת את אות הרדיו – ובכך מתאפשרת מדידה מדויקת יותר של ממדי צדק.
מה מצאו: צדק צר יותר ופחוס יותר
צוות המחקר במכון ויצמן ניצל את ההזדמנות החדשה לניתוח סדרת נתונים רחבה בהרבה מן העבר. במקום שש מדידות היסטוריות, הפעם נותחו 26 מדידות חדשות שנאספו במסגרת משימת ג׳ונו. לפי ד״ר אלי גלנטי, המדידות הישנות הניחו יסודות חשובים להבנת צדק, אבל כעת ניתן היה לבחון את כוכב הלכת באמצעות בסיס נתונים עשיר ומעודכן יותר, ובשיטת מדידה שמפיקה חדות גבוהה במיוחד.
כדי להפוך את אותות הרדיו למידע פיזיקלי מפורט, היה צורך בעיבוד נתונים מתקדם. ד״ר מריה סמירנובה, תלמידת דוקטורט בקבוצתו של פרופ׳ כספי, פיתחה שיטה ייחודית לעיבוד הנתונים החדשים שהגיעו מג׳ונו. לפי תיאור המחקר, הצוות עקב אחר האופן שבו אותות הרדיו “התעקמו” כאשר חלפו דרך האטמוספרה של צדק. את המידע הזה הם המירו למפות מפורטות של טמפרטורה וצפיפות, ומתוכן בנו תמונה חדה במיוחד של גודל וצורה.
ומה הראו הנתונים?
- באזור קו המשווה צדק צר יותר בכ־8 קילומטרים לעומת ההערכות הקודמות.
- באזורי הקטבים הוא שטוח יותר בכ־24 קילומטרים לעומת מה שסברו בעבר.
המשמעות הגיאומטרית ברורה: צדק פחוס יותר, כלומר ההבדל בין קו המשווה לקטבים מעט גדול יותר ממה שקובע “המספר הרשמי” הישן. פרופ׳ כספי מדגיש שכוכב הלכת עצמו לא השתנה. מה שהשתנה הוא הדיוק ושיטת המדידה.
כאן חשוב להבין למה “כמה קילומטרים” כאלה מטרידים מדענים לטובה. המודלים של המבנה הפנימי של צדק, של חלוקת הצפיפות בתוכו ושל היחסים בין האטמוספרה לעומק הפנימי, נשענים על ערכי ייחוס. כאשר ערכי הייחוס משתנים, אפילו מעט, מתחדדים או משתנים התנאים שבהם המודלים צריכים להתאים גם למדידות הכבידה וגם למדידות האטמוספרה.
ד״ר גלנטי מסביר שהקילומטרים הבודדים הללו “משמעותיים מאוד”, משום ששינוי קטן ברדיוס של כוכב הלכת מאפשר למודלים להתאים טוב יותר גם לנתוני הכבידה וגם למדידות האטמוספריות. מעיין זיו, תלמיד דוקטורט בקבוצתו של פרופ׳ כספי, בחן את ההשלכה הזו באמצעות מודלים מתקדמים למבנה הצפיפות הפנימי של צדק. לפי המחקר, המודלים המעודכנים מראים שהצורה החדשה אכן מגשרת על פערים שהיו בין תחזיות לבין תצפיות.
לא רק גודל: רוחות, סופות, ומה זה אומר על כוכבי לכת גזיים
פרופ׳ כספי מציין עוד היבט שחיזק את המסקנות: מדידות קודמות לא הביאו בחשבון באופן מלא את הרוחות העוצמתיות של צדק. שילוב הרוחות בחישובים סייע לצוות ליישב סתירות ארוכות שנים במדידות עבר. הוא מסביר שקשה מאוד לדעת מה מתרחש מתחת לעננים, אבל נתוני הרדיו פותחים חלון לעומק הרוחות בקווי הרוחב ולסופות ההוריקן האדירות.
הבנה טובה יותר של הרוחות אינה “בונוס צדדי”. היא קשורה לשאלה עמוקה: עד כמה האטמוספרה של צדק מחוברת לעומק הפנימי של כוכב הלכת? האם מה שאנו רואים על פני השטח הוא שכבה רדודה יחסית, או ביטוי לתהליכים עמוקים יותר? לפי הכתבה, הבנה זו מתחברת גם למחקר נוסף של פרופ׳ כספי, בהובלת ד"ר נמרוד גבריאל, שפורסם לאחרונה ב־PNAS. במחקר ההוא השתמשו במדידות של ג׳ונו על תנועת הציקלונים הענקיים בקטבים כדי לחזות עד כמה עמוק הם חודרים לתוך צדק. לפי התיאור, התחזית אומתה לאחר מכן באמצעות מדידות רדיומטריות חדשות של ג׳ונו.
יש כאן גם מסר רחב יותר למדעי כוכבי הלכת: צדק הוא “נקודת ייחוס” מרכזית להבנת ענקי גז, גם במערכת השמש וגם מחוצה לה. אם מודדים את צדק בצורה מדויקת יותר, קל יותר להעריך תכונות של כוכבי לכת גזיים אחרים, ולהבין אילו מודלים עובדים טוב ואילו דורשים תיקון.
לפי המדידות המעודכנות, רדיוס קו המשווה של צדק גדול בכ־7% מהרדיוס הקוטבי. בכדור הארץ, לשם השוואה, ההפרש בין הרדיוסים הוא 0.33% בלבד. המשמעות היא שצדק פחוס בערך פי 20 מכוכב הלכת שלנו. הסיבות לכך הן קצב הסיבוב המהיר של צדק, המבנה הפנימי המורכב, והרוחות האטמוספריות.
בסופו של דבר, אומר פרופ׳ כספי, מחקרים כאלה מסייעים להבין כיצד כוכבי לכת נוצרים ומתפתחים. צדק היה ככל הנראה כוכב הלכת הראשון שנוצר במערכת השמש, ולכן הבנתו מקרבת אותנו להבנת היווצרות מערכת השמש כולה, ובתוכה גם כדור הארץ.
בהסתכלות קדימה, השיטות שפותחו במחקר צפויות לשמש את קבוצתו של כספי גם בניתוח נתונים שיתחילו לזרום ממשימת JUICE – חללית בלתי מאוישת של סוכנות החלל האירופית ששוגרה ב־2023. לפי הכתבה, החללית נושאת מכשיר שפותח במכון ויצמן, וצפוי לאפשר הצצה עמוקה עוד יותר אל האטמוספרה של ענק הגזים.
עוד מצוין כי משימת ג׳ונו מנוהלת על-ידי JPL – חטיבה של Caltech – עבור מנהלת משימות המדע (SMD) של נאס״א בוושינגטון.
למידע נוסף על משימת ג׳ונו:
עוד בנושא באתר הידען:
