טלסקופ החלל האבל גילה כוכב לכת בצורת פוטבול, שפולט מתכות מתוך האטמוספירה שלו

זו הפעם הראשונה שמתכות כבדות – יסודות כבדים יותר ממימן והליום בורחים מכוכב לכת מסוג “צדק חם” כוכב לכת גדול וגזי הקרוב מאוד לשמש שלו

איך כוכב לכת יכול להיות “חם יותר מאשר חם?” התשובה היא כאשר מתגלים מתכות כבדות הנמלטות מהאטמוספירה של כוכב הלכת, במקום להתעבות לעננים.

תצפיות מטלסקופ החלל האבל של נאס”א חושפות מגנזיום וברזל במצב צבירה גזי הזורמים מהעולם המוזר המכונה WASP-121b. זו הפעם הראשונה שמתכות כבדות – יסודות כבדים יותר ממימן והליום בורחים מכוכב לכת מסוג “צדק חם” כוכב לכת גדול וגזי הקרוב מאוד לשמש שלו. מערכת WASP-121 שוכנת במרחק של כ-900 שנות אור מכדור הארץ.

בשל הקרבה הקיצונית, נוצר הפרש גדול בין כוחות המשיכה בשני עברי כוכב הלכת הגורמים לו להתעוות ולקבל צורה פחוסה של פוטבול. בדרך כלל, כוכבי לכת חמים בגודל של צדק על אף קרבתם לשמש שלהם עדיין מצליחים לשמור את החלק הפנימי שלהם קריר מספיק כדי לעבות יסודות כמו מגנזיום וברזל.

אבל WASP-121b, שמסתובב קרוב כל כך לשמש שלו עד שמידות החום באטמוספירה העליונה שלו מגיעות ל – 2,500 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה באטמוספירה העליונה של WASP-121b גדולה פי עשרה מזו של כל אטמוספירה פלנטרית ידועה.

“מתכות כבדות נראו בעבר בצדקים חמים אחרים, אך רק באטמוספירה התחתונה”, הסביר החוקר הראשי דייוויד סינג מאוניברסיטת ג’ונס הופקינס בבולטימור, מרילנד. “אי אפשר לדעת אם הם בורחים מכוכב הלכת או לא. ב-WASP-121b אנו רואים מגנזיום וגז ברזל במרחק כל כך גדול מכוכב הלכת עד שנראה שהשתחררו מהכבידה שלו.”

|אור על-סגול מהכוכב המארח, שהוא בהיר וחם יותר מהשמש, מחמם את האטמוספירה העליונה ומסייע לבריחת החומרים הללו. כמו כן, מגנזיום וגז הברזל הנמלטים עשויים לתרום לעליית הטמפרטורה”, אמר סינג. “מתכות אלה יהפכו את האטמוספרה לאטומה יותר בתחום העל-סגול, מה שעלול לתרום לחימום האטמוספירה העליונה,” הסביר.

כוכב הלכת הרותח הזה נמצא כל כך קרוב לשמש שלו עד כדי סף התפרקות. בשל כך הוא נראה כמו כדורגל אמריקני בגלל כוחות הגאות הכבידתיים.

“בחרנו בכוכב הלכת הזה מכיוון שהוא כל כך קיצוני”, אמר סינג. “חשבנו שיש לנו סיכוי לגלות יסודות כבדים בורחים. הא חם ונוח לתצפית. חיפשנו בעיקר מגנזיום, אבל היו רמזים להימצאות ברזל באטמוספרות של כוכבי לכת אחרים מחוץ למערכת השמש, אבל הופתענו לראות את זה בצורה כה ברורה בגבהים כה גדולים כל כך רחוקים מכוכב הלכת. המתכות הכבדות בורחות בחלקה מכיוון שהכוכב כה גדול ונפוח עד שכוח המשיכה שלו חלש יחסית. כתוצאה מכך גם האטמוספירה שלו נקרעת כל הזמן על ידי השמש של המערכת.

החוקרים השתמשו בספקטרוגרף של טלסקופ החלל האבל כדי לחפש באור אולטרה סגול את החתימות הספקטרליות של מגנזיום וברזל שהוטבעו על אור הכוכב הראשי של המערכת המסונן דרך האטמוספירה של WASP-121b כאשר כוכב הלכת עבר לפני השמש שלו מנקודת הראיה שלנו.

כוכב לכת זה הוא גם יעד מושלם לתצפית בטלסקופ החלל ג’יימס ווב שטרם שוגר, ומתוכנן לחפש מים ופחמן דו חמצני באור תת אדום, אותם אפשר לאתר באורכי גל ארוכים ואדומים יותר. השילוב בין תצפיות האבל לאלו שיתבצעו באמצעות ג’יימס ווב יעניק לאסטרונומים רשימת מלאי מקיפה יותר של היסודות הכימיים באטמוספירה של כוכב הלכת.

מחקר כוכב הלכת WASP-121b הוא חלק מסקר PanCET, תוכנית לבחינת עשרים כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש החל מגודל של סופר כדורי ארץ (פי כמה ממסת כדור הארץ) ועד הגודל של צדק (פי 100 מכדור הארץ), במחקר השוואתי ראשון בין תצפיות בעל-סגול, באור הנראה ובתחום התת-אדום בכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש בקנה מידה גדול.

התצפיות ב – WASP-121b מוסיפות להבנה שלנו כיצד כוכבי לכת מאבדים את האטמוספירה הראשוניות שלהם. כאשר נוצרים כוכבי לכת הם אוספים אטמוספירה המכילה גז מהדיסק שבו נוצרו כוכב הלכת והכוכב. אטמוספרות אלו מורכבות בעיקר מגזים קדומים, קלים יותר, מימן והליום, היסודות השופעים ביותר ביקום. אטמוספרה זו מתפוגגת ככל שכוכב לכת מתקרב לשמש שלו.

לדברי סינג “הצדקים החמים מורכבים ברובם ממימן, והאבל רגיש מאוד למימן, וכך אנו יודעים שכוכבי הלכת הללו יכולים לאבד את הגז בקלות יחסית”, אמר סינג. “אבל במקרה של WASP-121b, גזי המימן וההליום זורמים, כמעט כמו נהר, וגוררים איתם את המתכות. זה מנגנון יעיל מאוד לאובדן מסה בקנה מידה גדול..”

הממצאים הופיעו באתר האינטרנט של כתב העת Astronomical Journal

עוד בנושא באתר הידען:

• “צדק חם” עם רוחות בלתי רגילות
• נייצ’ר חושף מדוע “צדקים חמים” נעים הפוך?
• התגלה כוכב לכת חם מרוב הכוכבים