כוכב לכת ענק המקיף ננס אדום מטשטש את הגבול בין כוכבי לכת גדולים לכוכבים קטנים

כוכב הלכת, שכונה GJ3512b, הוא ענק גז הנע במסלול אליפטי בן 204 יום. לכוכב הלכת יש מסה של לפחות מחצית מזו של צדק וקוטרו עשוי להיות בערך 70% מזה של הכוכב שהוא מקיף אותו. לפיכך זהו אחד מהכוכבי הלכת הגדולים ביותר שידוע כי הוא מקיף כוכב כה קטן במסלול כה רחב – וזו בעיה להבנת התהוותו

מאת: אנדרו נורטון’ פרופסור לחינוך לאסטרופיזיקה, האוניברסיטה הפתוחה של בריטניה. תרגום: אבי בליזובסקי

הגילוי של עוד כוכב לכת מחוץ למערכת השמש הוא כבר לא חדשות. יותר מ-4,000 כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים נמצאו כעת מאז הגילוי של כוכב הלכת הראשון מחוץ למערכת השמש בשנת 1995. כפי שאסטרונומים חשדו זה מכבר, או לפחות קיוו, נראה כי כוכבי לכת נמצאים בכל מערכות הכוכבים וכנראה שיש יותר כוכבי לכת מכוכבים בגלקסיה שלנו.

אולם ראוי לציין תגלית חדשה של כוכב לכת גדול המקיף את הכוכב הקטן GJ3512. המאמר, שפורסם ב-Science, מאתגר את ההבנה שלנו לגבי כיצד נוצרים כוכבי לכת ומטשטש עוד יותר את הגבול בין כוכבים קטנים וקרירים המכונים ננסים לבין כוכבי לכת גדולים.

הכוכב עצמו הוא ננס אדום. הוא שוכן במרחק של כ-30 שנות אור מאיתנו, אורו קלוש, רק 0.2% מהאור שמקרינה השמש, מסתו כ-12% ממסת השמש ו-14% מהרדיוס שלה. כוכבים כה עמומים הם למעשה הכוכבים הנפוצים ביותר בגלקסיה, אך רק אחד מכל עשרה מכוכבי הלכת הידועים התגלו כמקיפים ננסים אדומים.

סביר להניח שתהיה לכך השפעה על שיטת החיפוש. ננסים אדומים הם כה כהים עד שקשה לאתר את כוכבי הלכת שלהם בשיטת “מחזוריות דופלר”. בשיטה זו בוחנים כיצד אורך הגל של אור הכוכב משתנה מעת לעת (לכחול או לאדום) בהבדלים זעירים, כאשר כוכב הלכת הבלתי נראה מסתובב סביבו ומושך את הכוכב הלוך ושוב. במקום זאת נמצאו כמה מכוכבי הלכת האחרים שהתגלו המקיפים את כוכבי הננסים האדומים בשיטת המעבר – מסתכלים כיצד אור הכוכב מתעמעם כאשר כוכב לכת עובר לפניו.

מה שגורם לתגלית החדשה להתבלט הוא שכוכב הלכת, שכונה GJ3512b, הוא ענק גז הנע במסלול אליפטי בן 204 יום. לכוכב הלכת יש מסה של לפחות מחצית מזו של צדק וקוטרו עשוי להיות בערך 70% מזה של הכוכב שהוא מקיף אותו. לפיכך זהו אחד מהכוכבי הלכת הגדולים ביותר שידוע כי הוא מקיף כוכב כה קטן במסלול כה רחב – וזו בעיה להבנת התהוותו.

היווצרות כוכבי לכת

מערכת השמש שלנו נולדה מתוך דיסקה טרום פלנטרית – ענן המכיל גז ואבק צפוף סביב השמש החדשה שלנו.

ההסבר המקובל ביותר לאופן שבו נוצרו ענקי הגז הוא שגרעינים קרחיים סלעיים נוצרו על ידי הצטברות גופים קטנים יותר באזורים החיצוניים של הדיסקה. התהליך נמשך עד שהליבות הללו הגיעו לגודל של פי 10 מכדור הארץ. בשלב זה הם הצליחו לאסוף מעטפת מימן והליום לפני שהפלנטות היגרו לקצה הפנימי של הדיסקה, או שהדיסקה התפזרה.

כך, ככל הנראה, נוצרים כוכבי לכת ענקיים ברוב המערכות, כולל מה שמכונה “צדקנים חמים” שהתגלו במסלולים קרובים סביב הכוכבים שלהם. אבל קשה לראות איך כוכבי לכת יכולים להיווצר בצורה כזו סביב כוכב בעל מסה נמוכה – הדיסקה לא תהיה מסיבית מספיק.

תרחיש חלופי קרה כנראה במקרה של GJ3512b – וייתכן שמערכות פלנטאריות רבות אחרות מסוגה. כאן נראה שכוכב הלכת נוצר על ידי פיצול ישיר של הדיסקה הקדם פלנטרית. פירוש הדבר שחלק מהחומר בדיסקה התמוטט והתעבה (החל בגז לנוזל ולאחר מכן מוצק) לגוף גדול, ללא צורך בגדילה בהדרגה על ידי הצטברות סלעים קטנים יותר. זה דומה לאופן שבו הכוכבים עצמם נוצרים בדרך כלל.

הצוות שעומד מאחורי המחקר החדש מדווח על עדויות נוספות למסלול היווצרות זה המרמזות על הימצאות כוכב לכת ענק שני במערכת (שאם יתגלה ייקרא GJ3512c) שתקופת מסלולו עולה על 1,400 יום. זה עשוי להסביר גם את מסלולו האליפטי באופן יוצא דופן של GJ3512b, שנובע אולי מאינטראקציות בין שני כוכבי הלכת זמן קצר לאחר שנוצרו. תהליך זה היה מוציא את הכוכב השלישי מהמערכת. ואם היו פעם שלושה כוכבי לכת גדולים סביב כוכב כה קטן, הדרך היחידה שהם יכלו להיווצר היא על ידי פיצול ישיר של הדיסקה.

כוכב מול כוכב לכת

לגילוי מערכת זו יש גם השלכות על הוויכוח אודות מהו כוכב מסוג ננס חום ומהו כוכב לכת. ננסים חומים הם כוכבים שלא הצליחו להצית היתוך גרעיני בגרעינים שלהם, ולכן הם מסתפקים במסה של פחות מ-8% מזו של השמש או בערך 85 פעמים מסת צדק.

הננסים החומים הקטנים ביותר הידועים לנו הם בעלי מסות קטנות פי 12 מזו של צדק, ואילו בכוכבי הלכת הגדולים ביותר הידועים יש מסות של פי 30 מזו של צדק. אז אם כוכבי הלכת המסיביים ביותר הם כבדים יותר מכוכבים הכי פחות מסיביים – מה מבדיל כוכב מכוכב לכת?

תשובה אחת היא לומר שכוכבים נוצרים כמו כוכבים, וכוכבי לכת נוצרים כמו כוכבי לכת, וכך המסה היא במידה מסוימת לא רלוונטית. הבעיה היא שבדרך כלל איננו יכולים לדעת כיצד נוצרו כוכב לכת או ננס חום. במקרה של GJ3512b, שיטת ההיווצרות הסבירה דומה יותר לזו של כוכב מאשר זו של כוכב לכת.

אז התמונה מבולבלת עוד יותר ממה שהייתה לפני כן, והיא עשויה להיפתר רק על ידי תגליות עתידיות. הגדלת מפקד האוכלוסין של מערכות פלנטריות תראה בסופו של דבר אילו מנגנוני יצירה הם הנפוצים ביותר.

לכתבה ב-THE CONVERSATION

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• “שיפור טכנולוגי בתחום הספטרוסקופיה איפשר את גל גילויי כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש”
• שמש בגודל של כוכב הלכת צדק
• התגלה כוכב לכת חם מרוב הכוכבים