המסתורין של דיסקות שמהן נוצרים כוכבי לכת זכה לפתרון בעזרת המגנטיות

עודף האור התת אדום בדיסקות קדם פלנטריות נובע מכך שגז ואבק מתרוממים מעל הדיסקה באמצעות לולאות מגנטיות ענקיות כמו אלו שנראות על השמש אשר בולעות את אור הכוכב וזוהרות באור תת אדום.

אסטרונומים אומרים כי סערות מגנטיות בגז המקיף כוכבים צעירים עשויות להסביר את המסתורין האופף את חידת עודף האור התת אדום מדיסקות של כוכבי לכת צעירים מאז שנת 2006.

חוקרים שהשתמשו בטלסקופ החלל שפיצר של נאס”א כדי לחקור כוכבים התקשו במתן תשובה לשאלה מדוע הכוכבים מקרינים יותר קרינה תת אדומה מאשר חזו? הדיסקות הקדם פלנטריות המקיפות כוכבים צעירים מתחממות באור הכוכב וזוהרות באור תת אדום, אך שפיצר גילה אור תת אדום נוסף המגיע ממקור לא ידוע.

התיאוריה החדשה, המבוססת על מודלים תלת ממדיים של דיסקות היוצרות כוכבי לכת, מציעה תשובה אפשרית. גז ואבק מתרוממים מעל הדיסקה באמצעות לולאות מגנטיות ענקיות כמו אלו שנראות על השמש אשר בולעות את אור הכוכב וזוהרות באור תת אדום.
“אילו יכולנו בדרך פלא כלשהי לעמוד על דיסקה קדם פלנטרית ולהסתכל על כוכב שבמרכז דרך אטמוספירת הדיסקה זה היה עשוי להיראות כמו שקיעת שמש” אומר ניל טרנר מהמעבדה להינע סילוני של נאס”א בקליפורניה.
המודל החדש מתאר טוב יותר כיצד החומר שממנו נוצרים כוכבי הלכת המקיף את הכוכב בדרך כלל במישור שטוח, מועלה למעלה. לולאות אלה הופכות ברבות הימים לכוכבי לכת, אסטרואידים או שביטים.

בעוד הרעיון של אטמוספירות מגנטיות על דיסקות קדם פלנטריות אינו חדש, זו הפעם הראשונה שבה קושר התהליך הזה למסתורין שמתבטא בעודף של אור תת אדום.
לפי טרנר ועמיתיו, האטמוספרה המגנטית דומה לזו שנמצאת על פני השטח של השמש, כאשר קווי שדה מגנטי יוצרים לולאות של להבות שמש היוצאות החוצה לחלל.
כוכבים נולדים מתוך התמוטטויות ענק של חומר בתוך ענני גז ואבק הממשיכים להקיף אותם בעת שהם מתכווצים תחת כובד כוח המשיכה. כאשר הכוכב גדל, יותר ויותר חומר נמשך פנימה לעברו מתוך הענן, והסיבוב משטח את החומר שנותר לדיסקה מסתחררת. בסופו של דבר כוכבי לכת מתגבשים מתוך החומר שבדיסקה.

בשנות השמונים של המאה ה-20 הלווין Infrared Astronomical Satellite, פרויקט משותף שכלל את נאס”א החל למצוא יותר אור תת אדום מאשר היה צפוי בכוכבים צעירים. כשהם נעזרים בנתונים מטלסקופים אחרים, הרכיבו האסטרונומים את נוכחותן של דיסקות אבק המכילות את החומר ממנו נוצרים כוכבי הלכת, אך בסופו של דבר הובהר כי הדיסקות לבדן אינן מספיקות כדי ליצור את האור התת אדום הנוסף, בפרט במקרים שבהם מדובר בכוכבים מאסיביים פי כמה מהשמש.

תיאוריה אחת מציגה את הרעיון כי במקום דיסקה, הכוכבים מוקפים בהילת אבק עצומה, המסתירה את האור הנראה ומקרינה אותו מחדש כאור תת אדום. ואולם תצפיות עדכניות מטלסקופים קרקעיים הביאו להערכה כי יש צורך גם בדיסקה וגם בהילה. לבסוף, מודלים ממוחשבים תלת ממדיים של המערבולות בדיסקה הראו כי לדיסקה יש פני שטח מעורפלים המורכבים משכבות של גז בצפיפות נמוכה המוחזקות בידי השדה המגנטי, בדומה ללולאות השמש הנתמכות בידי השדה המגנטי של השמש.

המחקר החדש מחבר את הפאזל ביחד באמצעות חישוב כמה אור כוכב נופל על הדיסקה ועל האטמוספרה המעורפלת שלה. התוצאה היא שהאטמוספרה בולעת ומקרינה מחדש מספיק אור כדי להיות אחראית לכל האור התת אדום העודף.

“החומר המסתיר את אור הכוכב לא נמצא בהילה וגם לא בדיסקה המסורתית אלא באטמוספירת הדיסקה המוחזקת באמצעות השדה המגנטי” אומר טרנר. “אטמוספירה ממוגנטת זו צפויה להיווצר כאשר הדיסקה מסיעה גז פנימה להתרסקות לתוך הכוכב הגדל”.

בשנים הקרובות יוכלו האסטרונומים לנסות ולבחון את הרעיונות אודות מבנה אטמוספירת הדיסקה באמצעות שימוש בטלסקופי ענק קרקעיים שיחברו ביחד לאינטרפרומטרים. אינטרפרומטר משלב ומעבד נתונים מטלקסופים רבים כדי להראות פרטים עדינים מכפי שיכול לצפות כל טלסקופ לבדו. הספקטרום של הגז המסתחרר בדיסקות יהיה ניתן לגילוי מטלסקופ סופיה של נאס”א, מערך הטלסקופים מילימטריים והתת מילימטריים אלמה (ALMA) בצ’ילה ומטלסקופ החלל ג’יימס ווב של נאס”א שאמור להיות משוגר בשנת 2018.

לידיעה באתר נאס”א