טלסקופ החלל ג'יימס ווב זיהה מימן גופריתי סביב ענקי גז מסיביים, ומחקר ב-Nature Astronomy מחזק את תרחיש ההיווצרות סביב ליבה – ומחדד את הגבול עם ננסים חומים
ענקי גז הם כוכבי לכת שמורכבים בעיקר ממימן והליום, בלי “קרקע” מוצקה שאפשר לעמוד עליה. במערכת השמש אלה צדק ושבתאי, אבל מחוץ לה יש ענקי גז גדולים בהרבה. כשהמסה מזנקת, הגבול בין “כוכב לכת” ל“ננס חום” מתחיל להיטשטש: האם מדובר בעולם שנבנה לאט סביב ליבה, או בגוף שנוצר מקריסה מהירה של גז – תהליך שדומה יותר להיווצרות כוכבים?
מחקר חדש, שהתפרסם ב־Nature Astronomy ב־9-2-2026, מציע תשובה מפתיעה לשאלה הזו – בעזרת “רמז כימי” שלא תמיד נמצא במרכז הבמה: גופרית.
מה מחפשים כששואלים “איך נוצר כוכב לכת ענק?”
יש שני תרחישי-על להיווצרות ענקי גז. הראשון הוא צבירה סביב ליבה (core accretion): בתחילת הדרך נבנית ליבה מסלע וקרח, תוך “שאיבה” של גרגרים וחלוקים זעירים בדיסקה סביב הכוכב הצעיר. כשהליבה גדלה מספיק, היא מתחילה למשוך גז במהירות, ונוצר ענק גז. כך, לפי המודלים הקלאסיים, נוצרו צדק ושבתאי.
התרחיש השני הוא אי-יציבות כבידתית (gravitational instability): חלק מהדיסקה הגזית נעשה לא יציב וקורס מהר לגוף ענק – תהליך שיכול להוביל גם לננסים חומים. התרחיש הזה נראה מפתה במיוחד כשמדובר בענקי גז מאוד מסיביים ובמסלולים רחוקים, כי קשה להספיק “לבנות” ליבה ולמשוך גז לפני שהדיסקה מתפזרת.
כאן נכנסת לתמונה מערכת כוכב צעירה יחסית, במרחק של כ־133 שנות אור, שבה נמצאו כמה ענקי גז מסיביים מאוד: פי חמישה עד פי עשרה ממסת צדק, ובמרחקים שמגיעים לכ־15 עד 70 יחידות אסטרונומיות – כלומר בערך כ־2.2 עד כ־10.5 מיליארד ק״מ מהכוכב. הנתונים האלה העלו במשך שנים ספק אם צבירה סביב ליבה בכלל אפשרית שם.
למה דווקא גופרית היא “טביעת אצבע” להיווצרות
עד לפני כמה שנים, חוקרים הסתמכו הרבה על מולקולות “נדיפות (volatiles)” כמו מים ופחמן חד-חמצני כדי ללמוד על אטמוספרות של כוכבי לכת. אבל מתברר שמולקולות כאלה לא תמיד מספרות מאיפה החומר הגיע, ולכן קשה להסיק מהן על תהליך ההיווצרות.
במחקר הנוכחי החוקרים פנו למולקולות יציבות יותר, שמייצגות חומרים שמתחילים את דרכם כמוצקים בדיסקה: חומרים רפרקטוריים (refractories). גופרית היא דוגמה חשובה, כי היא “ננעלת” בגרגרים מוצקים, ונוכחותה באטמוספרה יכולה להצביע על מסלול שבו קודם נבנתה ליבה מוצקה, ורק אחר כך הגיע הגז – בדיוק כפי שמצופה מצבירה סביב ליבה.
כדי לעשות את זה, הצוות בהובלת University of California, San Diego השתמש בנתוני ספקטרוסקופיה (spectroscopy) מטלסקופ החלל ג'יימס ווב. הכלי מאפשר לקרוא “טביעות אצבע” כימיות באור, בלי הפרעה של אטמוספרת כדור הארץ.
האתגר היה קיצוני: כוכבי הלכת במערכת הזו חלשים מאוד ביחס לכוכב שלהם – בערך פי 10,000 פחות בהירים. בנוסף, הספקטרוגרף של ווב לא תוכנן מראש למשימה כל-כך תובענית. Jean-Baptiste Ruffio הוביל פיתוח שיטות ניתוח נתונים חדשות כדי לחלץ את האות החלש, ו־Jerry W. Xuan בנה מודלים אטמוספריים מפורטים להשוואה מול הנתונים. בסופו של התהליך, החוקרים זיהו בין השאר מימן גופריתי (hydrogen sulfide, H₂S) – כולל חתימה ברורה במיוחד באחד מכוכבי הלכת. (today.ucsd.edu)
כאן מגיעה התוצאה המרכזית: גופרית באטמוספרות של ענקי גז (הביטוי הזה עוד יחזור) נתפסת כראיה חזקה לכך שלפחות חלק מענקי הגז במערכת נוצרו במסלול דמוי-צדק, כלומר מלמטה-למעלה סביב ליבה.
הצוות מצא גם שהכוכבים האלה עשירים יותר ביסודות “כבדים” יחסית לכוכב שלהם, כמו פחמן וחמצן – עוד סימן שמדובר בכוכבי לכת שנבנו מדיסקה עשירה במוצקים ולא בקריסה “כוכבית”.
ומה זה אומר על הגבול בין כוכב לכת לננס חום
המחקר הזה לא עונה רק על “איך נוצרו הענקים האלה”, אלא גם מחזיר לשולחן את השאלה הגדולה: כמה גדול יכול להיות כוכב לכת ועדיין להיחשב “כוכב לכת” מבחינת ההיווצרות שלו?
יש הגדרה פופולרית שמציבה סף סביב כ־13 מסות צדק: מעליו גוף עשוי להתחיל לשרוף דויטריום (מימן כבד) ולכן להיחשב ננס חום, ומתחתיו – ענק גז “רגיל”. אבל גם זה לא קו חד, כי הסף תלוי בהרכב ובמודלים.
בכל מקרה, הממצאים החדשים מרמזים שהטבע לא תמיד מקפיד על גבולות נוחים: ייתכן שחלק מהגופים המסיביים מאוד עדיין נבנים כמו כוכבי לכת, במיוחד אם מודלים חדשים מאפשרים ליבות מוצקות להיווצר גם רחוק מאוד מהכוכב.
Quinn Konopacky אמרה בהודעת האוניברסיטה שהממצא “מראה שמודלים ישנים של צבירה סביב ליבה כבר לא מספיקים”, ושכדאי להתמקד במודלים חדשים שבהם ענקי גז יכולים לבנות ליבה מוצקה גם במרחקים גדולים.
גופרית באטמוספרות של ענקי גז היא לא רק פרט כימי מעניין. היא עשויה להפוך לכלי שמסייע למפות את “מסלולי החיים” של כוכבי לכת ענקיים, ולהבין מתי אנחנו מסתכלים על כוכב לכת שנבנה בדיסקה – ומתי על גוף שנולד מקריסה מהירה, קרוב יותר לעולם של ננסים חומים.
עוד בנושא באתר הידען:
