צוות אסטרונומים מאוניברסיטת תל אביב ומהמרכז לאסטרופיזיקה המשותף לאוניברסיטת הארוורד ולמכון הסמיסוניאן (CfA) הודיע אתמול על הגילוי
צוות אסטרונומים מאוניברסיטת תל אביב ומהמרכז לאסטרופיזיקה המשותף לאוניברסיטת הארוורד ולמכון הסמיסוניאן (CfA) הודיע על גילוי ראשון של כוכב לכת מחוץ למערכת השמש בשיטה חדשה המבוססת על תורת היחסות של איינשטיין. כוכב הלכת החדש, Kepler-76b, מכונה על ידי הצוות “כוכב הלכת של איינשטיין”
בשנתיים האחרונות פרופסור צבי מזא”ה ותלמיד הדוקטורט שלו שמחון פייגלר מאוניברסיטת תל אביב מחפשים כוכבי לכת בשיטה חדשה. הם בודקים את עצמת האור של עשרות אלפי שמשות רחוקות כדי למצוא שינויים מחזוריים הנגרמים על ידי כוכבי לכת בלתי נראים החגים סביבן. כוכבי הלכת גורמים לשינויים בעצמת האור על ידי שלשה אפקטים:
האפקט הראשון נובע מתורת היחסות של איינשטיין וגורם לשמש הרחוקה, הנראית ככוכב בשמי הלילה, לכוון חלק מן האור שלה לכיוון הצופה כאשר היא נעה אלינו. כתוצאה מכך עצמת האור עולה ויורדת כאשר השמש מבצעת תנועות קטנות הנגרמות על ידי כוכב הלכת החג סביבה. גילוי כוכבי לכת באמצעות אפקט זה הוצע עוד בשנת 2003 על ידי אבי לייב וסקוט גאודי. לייב הוא ראש המחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטת הארוורד המשמש גם כפרופסור במינוי מיוחד על שם סאקלר באוניברסיטת תל אביב.
האפקט השני נובע מן העובדה שהשמש הרחוקה נמתחת לצורה דמוית ביצה בעקבות כוח הגאות שמפעיל עליה כוכב הלכת הסובב אותה. כתוצאה מכך נראית אותה שמש בהירה יותר כאשר אנו צופים בה מן הצד, בגלל שטח פנים גדול יותר, ובהירה פחות כשהצד “המחודד” פונה אלינו.
“כוכב הלכת של איינשטיין,” הידוע רשמית קפלר- b76, הוא “צדק חם” המקיף את הכוכב שלו כל 1.5 ימים. קוטרו הוא כ-25 אחוזים יותר מזה של צדק והוא שוקל כפליים. תפיסת אמן זה של קפלר-76b מראה אותו מקיף את הכוכב המארח שלו, אשר עוות בשל הגיאות לצורת כדורגל קלה (בציור התופעה מוצגת בהגזמה מכוונת להבנת התופעה). כוכב הלכת התגלה באמצעות אלגוריתם BEER, אשר חיפש שינויים בבהירות של הכוכב בשל מעבר כוכב הלכת וכן מסלול אליפסואידי יחסותי כפי שהדבר נראה מכדור הארץ. איור: דיוויד א אגילר (CFA)
האפקט השלישי נובע מקרינת האור של אותה שמש המוחזר ע”י כוכב הלכת שלה. מכיוון ששינויי הבהירות הם קטנים מאד, שלושת האפקטים ניתנים לגילוי רק מתצפיות המבוצעות ע”י טלסקופים בחלל. הצוות מאוניברסיטת תל אביב, הנתמך ע”י מענק מתקדם של מועצת המחקר האירופאית (ERC), ניתח את הנתונים של יותר ממאה אלף כוכבים שנצפו ע”י טלסקופ החלל “קפלר” של נאס”א, וחיפש אחר האפקט היחסותי בשילוב עם שני האפקטים הנוספים.
כאשר מתגלה מועמד לכוכב לכת, מתחיל שיתוף פעולה בינלאומי עם הצוות של ד”ר דייב לייתם (Dave Latham) מה-CfA, הכולל גם את ד”ר לרס בוחהייב (Lars Buchhave), לצורך תצפיות ספקטרוסקופיות מהקרקע, על מנת לוודא את קיומו של כוכב הלכת.
בשלישי במאי 2012 פייגלר ומזא”ה הבחינו בשלושת האפקטים באחד הכוכבים שנצפו ע”י קפלר. בעקבות זאת התבצעו תצפיות ע”י דייב לייתם וצוותו במצפה הכוכבים באריזונה, וכן ע”י לב טל-אור, תלמיד דוקטורט נוסף מתל אביב, במצפה הכוכבים בפרובאנס שבצרפת. התצפיות משני הטלסקופים אישורו ללא ספק את קיומו של כוכב הלכת, הנקרא כעת Kepler-76b.
הצוות, הכולל את פייגלר, טל-אור, מזא”ה, לייתם ובוחהייב הכריז בשבוע שעבר על הגילוי במאמר העומד להתפרסם בכתב העת המדעי The Astrophysical Journal.
כוכב הלכתKepler-76b , הנמצא בקבוצת הכוכבים ברבור (Cygnus) במרחק של כאלפיים שנות אור מאיתנו, הינו בעל מסה כפולה ממסתו של צדק, וסובב קרוב מאד לשמש שלו, עם זמן מחזור של יום וחצי. קרבתו לשמש גורמת לו, כנראה, להיות נעול על ידי כוחות גאות, כך שצד אחד של כוכב הלכת פונה אל השמש כל הזמן. צד זה של כוכב הלכת מתחמם ע”י קרינת השמש שלו לטמפרטורה של כאלפיים מעלות צלסיוס.
תוך בחינה מדוקדקת של נתוני הבהירות של הכוכב, צוות המחקר גילה ראיות חזקות לכך שהחום הנבלע באטמוספרת כוכב הלכת נישא ע”י זרם רוחות חזק למרחק של כ-15,000 ק”מ. תופעה זו נצפתה בעבר רק בתחום האינפרה-אדום, ע”י טלסקופ החלל ספיצר (Spitzer) של נאס”א. זו הפעם הראשונה שזרם רוחות כזה נצפה בתחום האור הנראה בכוכב לכת מחוץ למערכת השמש. המחקר של זרמי רוחות כאלה חשוב מאד לצורך הבנת תגובת האטמוספרה של כוכב הלכת לקרינה בעוצמה גבוהה מאד.
כל כוכבי הלכת שנמצאו עד עתה בעזרת נתוני החללית קפלר התגלו מכיוון שמסלולם יוצר ליקוי של השמש הרחוקה אותה הם סובבים. המיוחד בשיטת הגילוי שפותחה ע”י פייגלר ומזא”ה הוא שניתן לגלות באמצעותה גם כוכבי לכת שמסלולם אינו יוצר ליקוי. “האירוניה היא שמסלולו של Kepler-76b בעצם יוצר ליקוי קטן המתרחש על שפתה של השמש שלו” אומר פייגלר. “בגלל זה המערכת סווגה בתחילה ככוכב כפול. רק באמצעות הגילוי של שלושת האפקטים הצלחנו לזהות שזהו באמת כוכב לכת”.
“זוהי הפעם הראשונה שנעשה שימוש בהיבט זה של תורת היחסות של איינשטיין לצורך גילוי כוכב לכת”, אומר פרופ’ מזא”ה, שהוא גם מדען חבר בתכנית החלל קפלר של נאס”א. “חיפשנו את האפקט החמקמק הזה במשך יותר משנתיים, ועכשיו אכן מצאנו בעזרתו כוכב לכת! זה מדהים שלייב וגאודי ניבאו זאת לפני יותר מעשור. פרופסור שי צוקר מאוניברסיטת תל אביב, תלמיד דוקטורט שלי לשעבר, היפנה את תשומת ליבי לאפקט הזה. תחילה לא חשבתי שהאפקט ניתן לגילוי, אך בהמשך נשביתי ברעיון. למזלנו קבלנו את תמיכת מועצת המחקר האירופאית לצורך ביצוע המחקר, וכן שיתפנו פעולה עם דייב לייתם שהאמין בפרוייקט והמשיך לבצע תצפיות של מועמדים שגויים שהעברנו אליו בתחילת החיפוש. לבסוף גילינו את Kepler-76b! זה ממש חלום שהתגשם.”
“גילוי זה מוכיח את יכולת שיטת הגילוי החדשה,” אומר פייגלר. “אנו מקוים למצוא כוכבי לכת נוספים רבים באמצעות אותה שיטה. כל זה אפשרי הודות לאיכות הגבוהה של הנתונים שנאס”א אוספת באמצעות החללית קפלר עבור יותר מ-150,000 שמשות רחוקות.”
המחקר נתמך ע”י: European Community’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) ERC advanced grant no. 291352 – BEAMING.
התצפיות בצרפת התאפשרו הודות לאיגוד האירופאי OPTICON, המאפשר שיתוף זמן תצפית בטלסקופים אירופאיים בין אסטרונומים.OPTICON נתמך ע”י European Community’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013)
10 תגובות
יהודה:
לא אמרתי שהמאמר עוסק בחומר אפל אבל את הקשר אני בטוח שאתה יכול להבין (במיוחד מכיוון שהסברתי אותו).
למיכאל
לא ראיתי שהמאמר עוסק בחומר אפל ולא מבין מה הקשר. מסכים אתך שהמאמר לא ברור
יום טוב
סבדרמיש יהודה
אכן תוספת זעירה מאוד שתתאים במקרה אחד למאה אלף. לדעתי לא משהו, וודאי שלא יועיל במציאת כוכבי לכת זעירים דמויי ארץ. זאת דעתי.
לילה טוב
סבדרמיש יהודה
כמה הערות:
1. אני מניח שיש עוד כמה אנשים מלבדי שלא מרגישים נוח עם מידת הבנתם את הסיפור.
a. לאן מוחזר אור כוכב הלכת ואיך זה משפיע (הרי מנסים לדבר על משהו שאינו ליקוי. האם מדובר על אור שיוצא מהשמש ופוגע בכוכב ומוחזר לעברנו? זה הניחוש שלי אבל זה לא נאמר במפורש ובאותה ידיעה בעיתון “הארץ” אמרו שמדובר באור שמוחזר לכיוון השמש)
b. כיצד גורמת תנועת הכוכב להגברת עוצמת האור? אנחנו מכירים את אפקט דופלר אבל זה לא חדש ולכן ברור שמדובר במשהו אחר.
c. שאלות אלו היו אולי מקבלות מענה לו, בנוסף למאמר בעברית, הייתה דוברות האוניברסיטה מצרפת קישור למאמר המדעי שמתאר את המחקר. קישורים כאלה חסרים כמעט תמיד בהודעות דוברויות האוניברסיטאות וחבל.
2. מי שמתלונן על כך שכוכב הלכת הנדון ניתן לגילוי גם בדרכים אחרות היה בוודאי מציג תלונה הפוכה אלמלא ניתן היה לגלות אותו בדרכים אחרות.
אני מניח שכולם כאן עוקבים אחרי הדיונים בשאלת קיומו של החומר האפל וחלקכם בוודאי זוכרים את זה שאמרתי שחומר זה מתגלה בדיוק באותה שיטה בה גולו חלק מכוכבי הלכת במערכת השמש ומחוצה לה.
הטענה המועלית נגד החומר האפל היא בדיוק מן הסוג “למה אתם אומרים שהוא קיים – הרי גיליתם אותו רק בשיטה א ולא בשיטה ב).
טענה זו אינה נכונה ביחס לחומר האפל שמתגלה לנו במספר שיטות בצורה תואמת אבל ברור שככל שמתרבות השיטות הבלתי תלויות של ההתגלות של משהו, כך גובר אמוננו – הן בקיומו של אותו “משהו” והן באמינותן של שיטות הגילוי.
במובן זה – העובדה שכוכב הלכת ניתן לגילוי גם בשיטת הליקוי היא ברכה גדולה כי היא מראה לנו שהשיטה החדשה אכן מגלה כוכבי לכת ושלא מדובר במשהו שמצריך פיתוח של קוסמולוגיה חדשה כפי שדורשים מקטרגי החומר האפל.
בנוסף לכך – מתברר שהשיטה החדשה (שכאמור – עודנה עלומה בעיני) אכן הוסיפה מידע לגילוי כיוון שבשיטת הליקוי לא הצליחו לקבוע אם מדובר בכוכב לכת או בכוכב כפול (שוב – הסבר כיצד מבדילה השיטה החדשה בין כוכב לכת לכוכב כפול ממש לא היה מזיק לנו)
סבדרמיש יהודה
השיטה החדשה הזו היא תוספת לשיטות הקיימות. היא אמנם מתאימה יותר לגילוי פלנטות גדולות, אך יש לה 2 יתרונות: אין צורך שהפלנטה תעבור על פני הכוכב, ואין צורך במדידה מדוייקת כל כך של מהירות הכוכב.
ניבדקו מאה אלף כוכבים והיגיעו למציאת כוכב לכת אחד גדול שלמעשה גם אותו אפשר היה למצוא בשיטת הליקוי. לא ניראה לי שזאת שיטה טובה לגילוי כוכבי לכת. גם במערכת השמש שלנו בהם השפעות יחסותיות ניבדקות בתנאים אופטימאליים של ליקוי חמה עדין גודל שינוי המקום של כוכב רחוק הוא כשניית קשת אחת. כל התופעות האחרות בעזרתם מגלים כוכבי לכת הן הרבה יותר משמעותיות.
עד כמה האפקטים מגבירים אלו את אלו.
עד כמה זה מגדיל את יכולת גילוי כוכבי לכת מבחינת מרחק מכדוה”א / מרחק וגול הפלנטה מהכוכב שלה / גילויי של פלנטות חדשות בטווח שהתגלו עד היום אבל לא בליקוי.
תודה,חבל שחם שם