טלסקופ החלל ג'יימס ווב חשף כוכב לכת ענק סביב ננס אדום עם אטמוספרה דלה ביסודות כבדים, ממצא שמאתגר תאוריות על היווצרות כוכבי לכת.
אסטרונומים שהשתמשו בטלסקופ החלל ג'יימס ווב התבוננו מקרוב ב-TOI-5205 b, כוכב לכת חוץ-שמשי מוזר המכונה לעיתים קרובות "אסור", ומצאו משהו בלתי צפוי. נראה שהאטמוספרה שלו דלה באופן חריג ביסודות כבדים בהשוואה לכוכב שלו. זה מנוגד לרעיונות ותיקים לגבי אופן ההיווצרות וההתפתחות של כוכבי לכת חוץ-שמשיים ענקיים.
TOI-5205 b דומה בגודל לצדק אבל מקיף כוכב קטן בהרבה, שגודלו בערך פי ארבעה מצדק ומסתו בערך 40% ממסת השמש. כשכוכב הלכת חוצה לפני הכוכב שלו באירוע שנקרא "מעבר", הוא חוסם בערך 6% מאור הכוכב. מדענים מנתחים את המעברים האלה באמצעות ספקטרוגרפים, שמפרידים אור לצבעים שונים, כדי לזהות את ההרכב הכימי של אטמוספרת כוכב הלכת ולהבין טוב יותר את מקורו.
אתגר לתאוריות של היווצרות כוכבי לכת
כוכבי לכת נוצרים בתוך דיסקות מסתובבות של גז ואבק שמקיפות כוכבים צעירים. אסטרונומים מסכימים באופן כללי שכוכבי לכת ענקיים נוצרים בדיסקות האלה, אבל מערכות כמו TOI-5205 b קשה להסביר. כוכב לכת גדול שמקיף כל כך קרוב כוכב קר קטן לא מסתדר יפה במודלים הקיימים.
כדי לחקור את המערכות החריגות האלה, הצוות מוביל את תוכנית כוכבי הלכת החוץ-שמשיים הכי גדולה במחזור השני של ווב, "ננסים אדומים ושבעת הענקים". הפרויקט מתמקד בעולמות נדירים כמו TOI-5205 b, שבדרך כלל מקובצים בשם "כוכבי לכת חוץ-שמשיים ענקיים סביב כוכבים ננסיים מסוג M".
שובהם קנודיה אימת לראשונה את TOI-5205 b ב-2023 באמצעות תצפיות המשך של נתונים מטלסקופ החלל TESS, שזיהה אותו כמועמד. עכשיו הוא בין מובילי הצוות שביצע את המחקר המפורט הראשון של האטמוספרה שלו.
נתונים משלושה מעברים שנצפו מגלים דפוס בלתי צפוי. אטמוספרת כוכב הלכת מכילה פחות יסודות כבדים יחסית למימן מאשר צדק ופחות אפילו מהכוכב שלו. זה חריג כי בדרך כלל כוכבי לכת ענקיים עשירים יותר ביסודות כבדים בהשוואה לכוכבים שלהם.
התצפיות גילו גם מתאן (CH₄) ומימן גופרתי (H₂S) באטמוספרה, שהוסיפו עוד פרטים לפרופיל הכימי.
אי-התאמה בין האטמוספרה והפְנים
כדי לפרש את התוצאות האלה, החוקרים סימון מולר ורוית חלד באוניברסיטה של ציריך השתמשו במודלים של מבנה כוכבי לכת. מהניתוח שלהם עולה שכוכב הלכת בכללותו עשיר במתכות בערך פי מאה מהאטמוספרה שלו, על סמך מדידות של המעברים.
"המתכתיות, מהתצפיות, נמוכה בהרבה ממה שחזו המודלים שלנו לגבי ההרכב הכימי הכולל, שמחושב ממדידות של המסה והרדיוס של כוכב לכת. עולה מכך שהיסודות הכבדים שלו נעו פנימה בזמן ההיווצרות ועכשיו האטמוספרה והפְנים שלו לא מתערבבים", הסביר קנודיה. "בתמצית, התוצאות האלה מצביעה על כך שאטמוספרת כוכב הלכת עשירה מאוד בפחמן ודלה בחמצן".
הצוות הביא בחשבון גם את ההשפעות של כתמי כוכב בכוכב המארח, שיכולים לעוות נתונים מתצפיות. האזורים הכהים האלה שינו את האור הנמדד על ידי הגברת אורכי גל מסוימים והסתרת אותות אטמוספריים אפשריים.
למאמר המדעי DOI: 10.3847/1538-3881/ae4976
עוד בנושא באתר הידען:
