תצפיות MIRI ב־72 דיסקות סביב כוכבים צעירים מראות כיצד מנגנוני איבוד הגז משתנים עם התבגרות המערכת: בתחילה שולטים סילונים ורוחות הקשורים לשדות מגנטיים, ובהמשך גוברת חשיבותן של רוחות אטומיות ופוטואידוי. עבור ענקי גז דמויי צדק המשמעות ברורה — עליהם לצבור את האטמוספרות העבות שלהם לפני שחומר הגלם מתפזר לחלל.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב חושף כיצד מערכות פלנטריות צעירות מאבדות בהדרגה את הגז שממנו אמורים להיבנות כוכבי לכת. מחקר חדש של 72 דיסקות קדם־פלנטריות מצביע על מעבר בין שני משטרים של איבוד חומר: בשלבים המוקדמים בולטים סילונים ורוחות המכילים גם גז מולקולרי ומתאימים למנגנונים הנשלטים בידי שדות מגנטיים; בהמשך הסילונים נחלשים והרוחות נעשות אטומיות יותר, מצב התואם תפקיד הולך וגדל של פוטואידוי בידי הקרינה עתירת האנרגיה של הכוכב.
מבחינת כוכבי לכת ענקיים, זהו מרוץ נגד הזמן. צדק ושבתאי לא יכלו להיבנות רק מאבק וסלעים. לאחר היווצרות ליבה מסיבית, היה עליהם לצבור מן הדיסקה כמויות גדולות של מימן והליום. ברגע שהגז מתפזר, האפשרות לבנות מעטפת ענקית כמעט נסגרת.
המחקר, בהובלת נמן ס' באג'אג' מאוניברסיטת אריזונה, פורסם ב־25 באוגוסט 2026 בכתב העת The Astronomical Journal. החוקרים השתמשו בנתוני ארכיון של מכשיר MIRI בווב ובחנו 72 דיסקות, רובן סביב כוכבים צעירים מסוג Class II.
72 מערכות במקום לחכות מיליוני שנים
אי אפשר לעקוב אחר דיסקה אחת במשך מיליוני שנים ולראות כיצד היא משתנה מראשית היווצרות הכוכב ועד להיעלמות הגז. לכן האסטרונומים משתמשים בשיטה אחרת: משווים מערכות רבות הנמצאות בשלבים שונים של התפתחות ובונים מהן רצף משוער.
במחקר הנוכחי שימש קצב הספיחה — הקצב שבו חומר מן הדיסקה ממשיך ליפול אל הכוכב הצעיר — כאחד המדדים למצב ההתפתחותי. מערכות שבהן קצב הספיחה גבוה מייצגות בדרך כלל שלב פעיל וצעיר יותר; כאשר קצב הספיחה יורד, הדיסקה כבר מתקדמת בתהליך הדלדול שלה.
ווב העניק לחוקרים יתרון חשוב משום ש־MIRI רגיש לתחום התת־אדום הבינוני ויכול לעקוב אחר קווי פליטה של מימן מולקולרי, H2, ושל ניאון מיונן, [Ne II]. שני הסמנים האלה מאפשרים להבחין בין סוגים שונים של זרימות היוצאות מן הדיסקה.
המימן והניאון מספרים סיפורים שונים
פליטה מורחבת של מימן מולקולרי ו/או ניאון מיונן נמצאה ב־66 מתוך 72 המערכות. החוקרים זיהו מבנים חרוטיים המתאימים לרוחות של מימן מולקולרי ב־46 מערכות, וב־40 מערכות נמצאו סילוני [Ne II] מהירים הניצבים למישור הדיסקה.
המימן המולקולרי עוקב אחר חלק מן הגז הקריר והצפוף יותר ברוחות הרחבות היוצאות מן הדיסקה. הניאון המיונן יכול להופיע בשני מצבים שונים: במערכות הפעילות יותר הוא מסמן סילונים מהירים, ואילו במערכות בעלות קצב ספיחה נמוך יותר הוא מופיע גם ברוחות איטיות ורחבות יותר.
כל מערכת שבה נמצא סילון ניאון הציגה גם עדות לרוח, שנצפתה במימן מולקולרי או בחמצן. הקשר הזה מחזק את התמונה שלפיה הסילונים והרוחות אינם תופעות מנותקות, אלא חלק ממערכת משותפת המוציאה מן הדיסקה מסה ותנע זוויתי.
בתחילת הדרך: השדות המגנטיים מסלקים חומר
בשלבים הצעירים, שבהם חומר רב עדיין זורם מן הדיסקה אל הכוכב, נפוצים יותר סילוני הניאון והרוחות המולקולריות. הדפוס מתאים לרוחות מגנטו־הידרודינמיות, MHD, שבהן קווי שדה מגנטי החודרים את הדיסקה יכולים להאיץ גז החוצה.
הרוחות האלה אינן רק דרך לאבד חומר. הן עשויות גם לסלק תנע זוויתי מן הדיסקה, וכך לאפשר לחומר אחר לנוע פנימה ולהיספח אל הכוכב. במערכת צעירה מאוד, אם כן, הספיחה פנימה והזרימה החוצה הן שני צדדים של אותה התפתחות.
מחקרים תאורטיים קודמים אף חזו שרוחות מולקולריות צפופות בשלבים המוקדמים יכולות לחסום חלק מקרינת הרנטגן של הכוכב ולהגן על שכבות אחרות בדיסקה. לפני ווב היה קשה לצפות ישירות במימן המולקולרי ברוחות כאלה. המדגם החדש מספק תמיכה תצפיתית לתמונה הזאת.
אחר כך הסילונים נחלשים והקרינה חודרת
עם הירידה בקצב הספיחה, החוקרים מצאו ירידה בשכיחות הסילונים וברוחות המולקולריות החמות. במקביל, רוחות אטומיות איטיות הנצפות באמצעות [Ne II] נעשות חשובות יותר.
הפרשנות היא שככל שהמערכת מתדלדלת, פחות גז צפוף חוסם את הקרינה עתירת האנרגיה של הכוכב. קרינת על־סגול ורנטגן יכולה לחדור לשכבות עמוקות יותר של הדיסקה, לחמם את הגז ולהעניק לחלק ממנו אנרגיה מספקת כדי להימלט מכבידת הכוכב. תהליך זה מכונה פוטואידוי.
המחקר אינו טוען שכל רוח אטומית היא בהכרח רוח פוטואידוי טהורה, או שקיים רגע חד שבו מנגנון אחד נכבה והשני נדלק. התמונה המתקבלת היא של שינוי הדרגתי במאזן: מנגנונים מגנטיים חזקים יותר בתחילת הדרך, ורוחות אטומיות — ובהן כאלה המתאימות לפוטואידוי — נעשות משמעותיות יותר בשלבים מאוחרים.
השעון של צדק מתחיל לתקתק מוקדם
ענק גז חייב להגיע לשלב שבו ליבה מוצקה מספיק מסוגלת למשוך סביבה גז במהירות. אם שלב זה מגיע מאוחר מדי, הדיסקה כבר עלולה להיות דלילה מכדי לספק את מאות מסות כדור הארץ של גז הדרושות לבניית עולם דמוי צדק.
לכן משך חיי הדיסקה אינו רק פרט בתהליך היווצרות המערכת; הוא קובע אילו סוגי כוכבי לכת יכולים להיווצר בה. שתי דיסקות שמתחילות במסה דומה יכולות להוליד מערכות שונות אם אחת מאבדת את הגז מהר יותר מן האחרת.
החוקרים מדגישים שהשלב הבא יהיה למדוד טוב יותר כמה מסה נושאות הרוחות ולזהות מאילו מרחקים מן הכוכב משתחרר החומר. רק אז יהיה אפשר לקשור ישירות בין קצב פיזור הדיסקה לבין האזורים שבהם עדיין יכולים להיווצר כוכבי לכת מסוגים שונים.
מ־T Cha למדגם של עשרות מערכות
המחקר החדש ממשיך עבודה קודמת של אותו צוות. ב־2024 השתמשו החוקרים בווב כדי לצפות ברוח דיסקה סביב הכוכב הצעיר T Cha. באותו מחקר זוהתה לראשונה פליטת [Ne II] של רוח דיסקה כשהיא מופרדת מרחבית מן הדיסקה עצמה.
הפעם הורחב המחקר ממערכת בודדת למדגם של עשרות מערכות. היתרון אינו רק סטטיסטי: כשמציבים זו לצד זו דיסקות בעלות קצבי ספיחה שונים, נחשף רצף שבו הסילונים והרוחות המולקולריות בולטים תחילה, ואילו הרכיב האטומי תופס בהדרגה מקום מרכזי יותר.
זהו גם שימוש חשוב בנתוני ארכיון. החוקרים לא נזקקו לתוכנית תצפית חדשה שתצלם 72 כוכבים מאפס; הם איחדו תצפיות MIRI שנאספו במסגרת תוכניות שונות וניתחו אותן בצורה אחידה כדי לענות על שאלה רחבה יותר על התפתחות מערכות פלנטריות.
לא שעון עם מועד סיום קבוע
הביטוי "מרוץ נגד הזמן" אינו אומר שכל דיסקה מתפזרת בדיוק לאחר מספר קבוע של מיליוני שנים. קצב ההתפתחות תלוי במסת הכוכב, במסת הדיסקה, בשדה המגנטי, בקרינה ובסביבה שבה נולדה המערכת.
גם המדגם עצמו אינו סרט ישיר של מערכת אחת. הוא בנוי ממערכות שונות המייצגות שלבים שונים, ולכן הרצף האבולוציוני הוא שחזור סטטיסטי. עם זאת, העובדה שהקשרים בין קצב הספיחה לבין סוגי הזרימות מופיעים במדגם גדול מספקת תמיכה חזקה יותר מזו שאפשר לקבל ממספר קטן של מערכות בודדות.
עבור חקר היווצרות כוכבי לכת, המסר הפשוט הוא שהחומר בדיסקה אינו מחכה. בזמן שגרגרי אבק נדבקים, ליבות פלנטריות גדלות וענקי גז מנסים לצבור אטמוספרות, מנגנונים אחרים כבר פועלים לפינוי אותו חומר בדיוק. המערכת הפלנטרית נבנית ובו בזמן מפרקת את חומרי הבנייה שלה.
שאלות ותשובות
מה בדק טלסקופ החלל ג'יימס ווב?
החוקרים ניתחו תצפיות MIRI של 72 דיסקות קדם־פלנטריות סביב כוכבים צעירים וחיפשו פליטה מרחבית של מימן מולקולרי ושל ניאון מיונן, המשמשים סמנים לרוחות ולסילונים היוצאים מן הדיסקות.
מה נמצא ב־72 המערכות?
ב־66 נמצאה פליטה מורחבת של מימן מולקולרי ו/או ניאון מיונן. רוחות מולקולריות חרוטיות זוהו ב־46 מערכות, וסילוני ניאון מהירים ב־40.
מדוע כוכבי לכת ענקיים נמצאים במרוץ נגד הזמן?
ענקי גז צריכים לצבור כמויות גדולות של מימן והליום מן הדיסקה. אם הסילונים והרוחות מפזרים את הגז לפני שהליבה הפלנטרית גדלה מספיק, לא נשאר חומר לבניית אטמוספרה ענקית.
מה משתנה ככל שהדיסקה מתבגרת?
בשלבים הפעילים יותר בולטים סילונים ורוחות הכוללים גז מולקולרי ומתאימים למנגנונים מגנטיים. כאשר קצב הספיחה יורד, הסילונים והרכיב המולקולרי נחלשים והרוחות נעשות אטומיות יותר; אז עשוי לגדול תפקיד הפוטואידוי המונע מקרינת הכוכב.
המאמר המדעי
JWST/MIRI Reveals the Evolution from Molecular to Atomic Disk Winds — Naman S. Bajaj ואחרים, The Astronomical Journal, פורסם מקוון ב־25 באוגוסט 2026.
עוד בנושא באתר הידען
- טלסקופ החלל ג'יימס ווב מגלה את הכוחות הבלתי נראים המעצבים מערכות פלנטריות
- מערכת שמש בהתהוות? שני כוכבי לכת נצפו נוצרים בדיסקה סביב כוכב צעיר
- מה הגודל המרבי של כוכב לכת? אחרי שגילינו ענקי גז עצומים כבר קשה לדעת
- טלסקופ החלל ג'יימס ווב מערער את התיאוריות על היווצרות כוכבי לכת ביקום הקדום
- טלסקופ החלל "ווב" מוצא שפע של מולקולות פחמן סביב כוכב צעיר
לפרסום המקורי: פתיחת הפרסום המקורי