נאס"א מזהה כוכב וכוכב לכת הטסים  במהירות שיא של לפחות 540 קילומטר לשנייה

גילוי מערכת כוכב לכת חוץ שמשית במהירות בלתי נתפסת מציב אתגרים מחקריים חדשים בחקר דינמיקת הגלקסיה ובמבנה החלל הבין-גלקטי

כוכב הנוסע במהירות בשביל החלב עשוי להיות מלווה בכוכב לכת, ובכך לקבוע שיא חדש במהירות למערכות כוכבי לכת חוץ-שמשיות.

באמצעות טכניקת עדשת כבידה מיקרוסקופית, בהבחינו אסטרונומים בזוג הנע במהירות העולה על 540 קילומטר לשנייה (1.9 מיליון קמ"ש). המדענים פועלים לאשש האם מדובר במערכת אמיתית של כוכב ולכת, או בכוכב לכת נודד עם ירח. במידה ומהירות המערכת תהיה גבוהה מספיק, ייתכן שבעתיד היא תעזוב את גבולות הגלקסיה לחלוטין.

אסטרונומים משערים כי גילו לגלות כוכב קטן הטס בחלל במהירות הגבוהה וחוצה את מרכז הגלקסיה שלנו, ואולי מלווה בכוכב לכת במסלול. אם ייאשר, תהיה זו מערכת כוכבי לכת חוץ-שמשית במהירות הגבוהה ביותר הידועה, הנעה במהירות כמעט כפולה מזו של מערכת השמש שלנו בשביל החלב.

לפי ההערכות, מערכת זו נעה במהירות מדהימה של לפחות 540 קילומטר לשנייה.

"אנחנו סבורים כי מדובר במה שנקרא 'עולם-סופר נפטון', המקיף כוכב חלש מסה במרחק השווה למרחק שבין מסלולי ונוס וכדור הארץ, אם מערכת זו הייתה שייכת למערכת השמש שלנו," אמר שון טרי, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת מרילנד, קולג' פארק ובמרכז הטיסים בחלל של נאס"א בגודדארד, גרינבלט, מרילנד. מאחר והכוכב חלש מאוד, המרחק המדובר נמצא מחוץ לאזור החיים (habitable zone). "אם יאושר יהיה זה הכוכב הראשון שמתגלה כמלוווה בכוכב לכת במערכת כוכבית במהירות גבוהה."

הממצאים, בראשות טרי, פורסמו בכתב העת The Astronomical Journal בתאריך 10 בפברואר.

כוכב בתנועה

הצמד נצפה לראשונה בצורה עקיפה בשנת 2011, הודות ליישור מקרי. צוות מדענים עיין בנתונים מהמאגר של MOA (תצפיות עדשת כבידה מיקרוסקופית באסטרופיזיקה) – פרויקט שיתופי המתמקד בסקר עדשת כבידה מיקרוסקופית שנערך באמצעות אתר התצפיות בהר מון ג'ון של אוניברסיטת קנטברי בניו זילנד – בחיפוש אחר אותות אור המעידים על נוכחות כוכבי לכת חוץ-שמשיים, כלומר כוכבי לכת שמעבר למערכת השמש שלנו.

עדשת כבידה מיקרוסקופית מתרחש בשל עיוות מרקם המרחב-זמני הנגרם מנוכחות מסה. בכל פעם שחפץ מתערב מתקרב לכוכב ברקע, אורו של הכוכב מתעקם תוך כדי מעבר במרחב-זמני המעוות סביבו. כאשר היישור הוא מקרי וקרוב במיוחד, העיוות יכול לפעול כעדשה טבעית המגבירה את אור הכוכב.

פענוח תעלומת המסה

במקרה זה, אותות עדשות הכבידה המיקרוסקופית חשפו זוג גופים שמיימיים. המדענים קבעו את היחס בין מסותיהם – כאשר אחד כבד פי 2,300 מהשני – אך המסות המדויקות תלויות במרחקם מכדןר הארץ. תופעה זו דומה לשינוי בהגדלה שמתרחש כאשר מזיזים זכוכית מגדלת מעל דף.

"קביעת יחס המסות אינה מורכבת," אמר דייוויד בנט, חוקר בכיר באוניברסיטת מרילנד, קולג' פארק ונאס"א בגודדארד, מחבר שותף של המאמר והוביל את המחקר המקורי בשנת 2011. "חישוב המסות המדויקות הוא הרבה יותר מאתגר."

שתי תאוריות – כוכב עם כוכב לכת או כוכב לכת נודד עם ירח
צוות הגילוי של 2011 חשד כי הגופים החשופים לעדשת כבידה מיקרוסקופית הם או כוכב שמשקלו כ-20% ממשקל השמש שלנו וכוכב לכת שמשקלו כ-29 פעמים ממשקל כדור הארץ, או כוכב לכת נודד קרוב יותר שמשקלו כארבע פעמים ממשקל צדק, עם ירח קטן  שאינו נראה מכדור הארץ.

כדי לקבוע איזו מההסברים היא הסבירה ביותר, אסטרונומים חיפשו בנתונים מהמצפה של Keck  בהוואי ומהלוויין Gaia של הסוכנות האירופית לחלל (ESA). אם מדובר בכוכב לכת נודד וירח, הם יהיו למעשה בלתי נראים – גופים כהים האבודים בשטח החלל. אולם, אם ההסבר החלופי נכון, ייתכן וניתן יהיה לזהות את הכוכב, גם אם כוכב הלכת במסלול יהיה חלש מדי כדי להיראות.

המדענים מצאו מועמדת עיקרית במרחק של כ-24,000 שנות אור, מה שממקם אותה בתוך הבליטה הגלקטית של שביל החלב – הלב המרכזי בו הכוכבים צפופים יותר. השוואת מיקום הכוכב בין השנים 2011 ו-2021 אפשרה לצוות לחשב את מהירותו הגבוהה.

האם מערכת זו תוכל לעזוב את הגלקסיה?

החוקרים יכולים לזהות רק את תנועתה של המערכת במישור הדו-ממדי; אם היא גם נעה לעברנו או מתרחקת מאיתנו, מהירותה האמיתית תהיה אף גבוהה יותר. ייתכן שמהירותה תעבור את מהירות הבריחה של הגלקסיה, העולה על 600 קילומטר לשנייה. במקרה זה, מערכת כוכבי הלכת עתידה לחצות את החלל הבין-גלקטי במשך מיליוני שנים בעתיד.

"על מנת לוודא שהכוכב החדש שזוהה הוא חלק מהמערכת שגרמה לאות שנתפס בשנת 2011, נרצה לעקוב אחריו בעוד שנה ולראות האם הוא נע בכמות ובכיוון הנכונים, כדי לאשש את מקורו בנקודה שבה זיהינו את האות," אמר בנט.

"אם תצפיות ברזולוציה גבוהה יראו שהכוכב נשאר במיקום קבוע, נוכל לקבוע בוודאות שהוא אינו חלק מהמערכת שגרמה לאות," הוסיפה אפרנה בהאטצ'אריה, חוקרת באוניברסיטת מרילנד, קולג' פארק ונאס"א בגודדארד, שכתבה שותפה את המאמר. "משמעו, שהמודל של כוכב לכת נודד עם ירח הוא המועדף."

עתיד גילויי כוכבי לכת חוץ-שמשיים הנעים במהירות גבוהה
טלסקופ החלל הקרוב של נאס"א, טלסקופ ננסי גרייס רומן, יסייע לנו לברר עד כמה שכיחים כוכבי לכת סביב כוכבים מהירים אלו, וייתכן שיספק רמזים לאופן בו מואצות מערכות אלו. המשימה תערוך סקר של הבולג' הגלקטי, המשלב תצפית רחבת היקף עם רזולוציה חדה.

"במקרה זה, השתמשנו ב-MOA בזכות שדה הראייה הרחב שלה, ולאחר מכן המשכנו עם Keck ו-Gaia בזכות הרזולוציה החדה שלהם. אך הודות לראייה החזקה ולאסטרטגיית הסקר המתוכננת של טלסקופ רומן, לא נצטרך להסתמך על טלסקופים נוספים," אמר טרי. "רומן יכסה את כל הצרכים."

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• הפחמן בגופנו ככל הנראה יצא להילת הגלקסיה וחזר על "מסוע קוסמי"
• העידן האפל של היקום
• "שיפור טכנולוגי בתחום הספטרוסקופיה איפשר את גל גילויי כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש"