תצפיות חדשות מאמתות את התיאוריה על תהליך היווצרות כוכבי הלכת
אבישי גל-ים
עד לתקופה האחרונה, יכלו האסטרונומים לצפות אך ורק במערכת השמש שלנו. חלל התיאוריה המסבירה את היווצרותם של כוכבי הלכת נבנתה לפיכך על מנת להסביר את המתרחש במערכת זו. בשנים האחרונות, בעקבות שורה של פריצות דרך טכנולוגיות בייצור ותפעול טלסקופים משוכללים, מסוגלים האסטרונומים לצפות לראשונה במערכות של כוכבי לכת הנמצאות בתהליכי היווצרות סביב שמשות אחרות: תצפיות בקרינה אינפרה-אדומה, למשל, מראות כיצד כוכבים בתהליכי ההיווצרות הראשוניים בוקעים מתוך עננים של גז ואבק.
כתוצאה מפריצות הדרך הטכנולוגיות, מוקדש באחרונה מאמץ מחקרי רב לבחינת תהליכי היווצרות הכוכבים. החוקרים מנסים לגלות, ללא הצלחה עדיין, מדוע הכוכבים שנוצרים שונים זה מזה: ישנם כוכבי ענק שמסתם גדולה עשרות מונים מזו של השמש ולעומתם ננסים שמסתם רק כעשירית מזו של השמש. שאלה נוספת שהאסטרונומים מנסים למצוא לה תשובה היא מדוע מרבית הכוכבים אינם נוצרים כבודדים אלא כזוגות: שני כוכבים הסובבים זה את זה.
כוכבים נוצרים מעננים של גז, בעיקר מימן, המרחפים בחלל הבין-כוכבי. כוח הכבידה הפועל בין חלקיקי הגז גורם לעננים להתכווץ כך שהמרחק בין חלקיקי הגז קטן. כתוצאה מכך גובר כוח המשיכה ביניהם. תהליך זה מכונה “קריסה כבידתית”. ענני הגז הולכים ומתכווצים, הגז נהפך דחוס יותר וחם יותר. הטמפרטורות בלבם של ענני הגז הקורסים תחת השפעת כוח הכבידה יכולות להגיע עד מיליוני מעלות צלסיוס: במקרים כאלה ההתנגשויות בין חלקיקי הגז הן בעלות עוצמה אדירה.
לעתים, מתנגשים אטומים של גז מימן זה בזה בכוח רב כל כך עד שהם הופכים לאטומים של יסוד אחר: גז הליום. תהליך זה נקרא מיזוג (או היתוך) גרעיני – התהליך שעליו מבוססת פצצת המימן. כאשר מתרחש תהליך כזה בלבו של ענן גז, משתחררת כמות אדירה של אנרגיה בצורת חום וקרינה: אפשר לדמות זאת להתפוצצות של מיליוני פצצות מימן בו זמנית. האנרגיה המשתחררת בלבת הענן כתוצאה מתהליך המיזוג הגרעיני הודפת את השכבות החיצוניות של הענן כלפי חוץ ומאזנת את כוח הכבידה המושך אותן כלפי פנים: ענן הגז, שהוא עתה חם מאוד, מגיע למצב של שיווי משקל. החום והקרינה, שמקורם במרכז הענן, נפלטים מן השכבות החיצוניות, וענן הגז הופך לכדור לוהט של גז הפולט קרינה וחום – וזהו כוכב.
התהליך שתואר מסביר איך נוצרים כוכבי שבת ((Stars – השמש שלנו, למשל. אולם כיצד נוצרו כוכבי הלכת? טיבם של כוכבי הלכת (Planets) שונה באופן מהותי משל כוכבי השבת. אחד ההבדלים הגדולים ביניהם הוא שכוכבי השבת פולטים אור משל עצמם. הם נראים לנו חיוורים כל כך רק מכיוון שהם רחוקים מאיתנו מרחק עצום. לעומתם, כוכבי הלכת הם גופים קטנים בהרבה. הם אינם מקורות אור בפני עצמם: האור המגיע לעינינו מהם הוא אור השמש המוחזר מעל פניהם.
ההנחה המדעית המקובלת היא שכוכבי הלכת נוצרים משאריות ענן הגז שממנו נוצר הכוכב הראשי של המערכת. השאריות שנותרו סובבות את הכוכב הצעיר ויוצרות דיסקה. כאמור, מרביתו של חומר זה הוא גז מימן, אולם יש בו גם יסודות כבדים יותר: פחמן, חמצן, צורן וברזל. בדיסקה שנוצרת, חומרים אלה מתגבשים לגרגרי אבק זעירים, אשר מתלכדים והופכים לגושי חומר הולכים וגדלים. גושים אלו מתנגשים זה בזה ויוצרים גופים שצורתם דומה לאסטרואידים במערכת השמש שלנו. עם הזמן, לוכדים הגושים הגדולים ביותר, בעזרת כוח הכבידה, את כל החומר הנע קרוב למסלול תנועתם והופכים לכוכבי לכת, כמו כדור הארץ, נגה ומאדים. כוכבי לכת אלה מורכבים בעיקר מחמצן, פחמן, צורן וברזל ונקראים כוכבי לכת דמויי ארץ. לכוכבי לכת כבדים במיוחד, אשר נמצאים במסלול מרוחק מכוכב השבת, למשל צדק ושבתאי במערכת השמש שלנו, יש כוח כבידה חזק דיו על מנת ללכוד מעטפת של גז מימן: כוכבים אלה נקראים “ענקי גז”.
שתי קבוצות של אסטרונומים מארה”ב השתמשו באחרונה בטלסקופ החלל “האבל” כדי לבחון את תנאי היצירה של כוכבי לכת. החוקרים בחרו שני כוכבים מחוץ למערכת השמש שלנו, אשר ניתוח מאפייני האור המגיע מהם מצביע על כך שהם צעירים למדי. החוקרים רצו לצפות בדיסקת האבק סביב הכוכבים, שממנה אמורים להיווצר כוכבי הלכת. קשה לערוך תצפיות כאלה מכיוון שהאור המגיע מהדיסקה חלש מאוד יחסית לאורו המסנוור של הכוכב. על מנת להבחין בדיסקת האבק המקיפה את הכוכבים, השתמשו החוקרים במצלמה הרגישה לקרינה אינפרה-אדומה.
בתחום זה, האור המגיע מהאבק שבדיסקה חזק יחסית, בעוד שהאור המגיע מהכוכב חלש יחסית. חדות התמונות המתקבלות מטלסקופ החלל מאפשרת להסתיר את אורו של הכוכב, כך שאפשר להבחין באור החיוור הנפלט מהדיסקה. התמונות שהתקבלו מטלסקופ החלל חשפו פרטים שטרם נראו: החוקרים הצליחו לזהות בבירור את דיסקות האבק סביב שני הכוכבים. התברר גם שהדיסקות אינן רצופות: אפשר להבחין כי אזורים טבעתיים מסוימים בדיסקות נקיים מאבק.
ההסבר המתבקש לכך הוא כי במערכות אלו כבר נוצרו כוכבי לכת, אשר לכדו את מרבית האבק וחלקיקי החומר הקטנים בקרבת מסלוליהם. באמצעי התצפית המצויים בידינו כיום אי אפשר לראות את כוכבי הלכת הללו בעצמם, מכיוון שאור כוכב האם שלהם המוחזר מהם אלינו חלש מדי, אולם השבילים שהותירו אחריהם בדיסקת הגז, והאבק שממנו נוצרו, מעידים על קיומם.
