צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ומאוניברסיטת קיימברידג' הצליח בפעם הראשונה להעריך את המסה של כוכב לכת מחוץ למערכת השמש
צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ומאוניברסיטת קיימברידג' הצליח בפעם הראשונה להעריך את גודלו ומסתו של כוכב לכת מחוץ למערכת השמש. המדובר באחד מכוכבי הלכת המקיפים את הכוכב אופסילון אנדרומדה, כוכב הדומה מאוד לשמש ומרוחק 40 שנות אור מאיתנו. אופסילון אנדרומדה נראה גם לאין בלתי מזוינת, מעורר כיום התרגשות רבה בעולם האסטרונומיה, שכן זהו הכוכב הראשון שסביבו התגלו שלושה כוכבי לכת. בתגליות קודמות של כוכבי לכת מסביב לכוכבים לא זוהו הכוכבים בוודאות ככוכבי לכת, ובכל מקרה לא אותר יותר מכוכב לכת אחד סביב כוכב אחר.
במקרה של אופסילון אנדרומדה, הימצואתם של מספר גופים הסובבים את הכוכב ולא רק אחד מחזקת את ההשערה שאלה הם כוכבי לכת. על פי התיאוריות המקובלות כיום, ריבוי כוכבי הלכת מסביב לכוכב הינה תכונה האופיינית למערכות שמש כמו שלנו. כוכבל הלכת הרחוק מבין השלושה מקיף את אופסילון אנדרומדה כל שלוש וחצי שנים, בדומה למסלולו של מאדים. הגילוי של כוכבי הלכת לפני מספר חודשים על ידי צוות אמריקני הניע את פרופ' צבי מאז”ה ואת תלמיד המחקר שי צוקר מביה”ס לפיסיקה ולאסטרונומיה באוניברסית ת”T לנסות ולמדוד סוף סוף את גודלו של אחד מכוכבי הלכת המקיפים את אופסילון אנדרומדה. הרעיון היה להשתמש בתצפיות שנערכו בעבר על ידי הלווין היפרקוס כדי למדוד תנועה זעירה של אופסילון אנדרומדה הנגרמת על ידי המשיכה של כוכב הלכת החיצוני. הלווין היפרקוס סרק את השמים מספר רב של פעמים תוך רישום מיקומם המדויק של מאות אלפי כוכבים.
מאז”ה וצוקר פנו לד”ר ואן ליובן מאוניברסיטת קיימברידג' באנגליה, אחד המומחים הגדולים לנתוני הלווין, והציעו לו לבחון את נתוי הלווין לגבי אופסילון אנדרומדה ולהתמקד במחזוריות שאורכת שלוש וחצי שנים – תוך ניטרול השפעת מחזוריהם של שני כוכבי הלכת האחרים. ד”ר ואן ליובן ואנדריאה דלה טורה, תלמיד מחקר מאיטליה שעסק בשנה האחרונה בבריטניה במחקר משותף עם ואן ליובן, אכן מצאו סימנים לתנועה כזו בנתוני הלווין. התנועה הזוויתית של הכוכב היא כה קטנה, שניתן להשוות אותה לתנועת העט של ד”ר ואן ליובן כשהוא חותם על המחאה בבריטניה, כפי שהיא היתה נראית במרחק של כ-5,000 ק”מ ע”י פרופ' מאז”ה בת”א. ניתוח הנתונים הראה שכוכב הלכת גדול פי 10 מצדק – כוכב הלכת הגדול ביורת במערכת השמש. ממצאי המחקר, שפורסמו בגליון האסטרופיסיקל ג'ורנל לטרס ב-10.9.99 מעלים את השאלה מדוע כוכבי הלכת הענקיים במערכת השמש שלנו קטנים כל כך ביחס לכוכב הלכת השלישי באופסילון אנדרומדה. מה מנע מכוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו להמשיך ולגדול כמוהו? האסטרונומים מאוחדים היום בדעה כי מספר מערכות כוכבי הלכת בחלל הוא עצום. הערכת גודלם של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש היא רק צעד קטן אחד בדרך הארוכה של הבנת היצירה וההתפתחות של מערכת כובי לכת בכלל ושל מערכת השמש בפרט.
פורסם בספטמבר 1999 ב”הארץ”
לראשונה התגלו 3 כוכבי לכת המקיפים שמש אחרת- אפסילון אנדרומדה/>
(15 באפריל 1999) שני צוותים של אסטרונומים הובילו במקביל לגילויה של המערכת הראשונה של כוכבי לכת המקיפה כוכב שבת קרוב, שבה היה ידוע עד כה על כוכב לכת אחד.
אסטרונומים מארבעה מרכזי מחקר גילו עדויות חזקות לכך שלפחות שלושה כוכבי לכת מקיפים את הכוכב אפסילון אנדרומדה. זוהי מערכת השמש הראשונה שהתגלתה עד כה סביב כוכב שבת רגיל (בעבר התגלו 3 כוכבי לכת המקיפים פולסר) כאמור פרט לתשעת כוכבי הלכת שבמערכת השמש שלנו.
כוכב הלכת הקרוב ביותר שבמערכת אפסילון אנדרומדה התגלה ב-1996 בידי אסטרונומים של סאן פרנסיסקו סטייט יוניברסיטי ג'פרי מארקי ופול באטלר Marcy and R. Paul ButleR Geoffrey
לאחר 11 שנים של תצפיות בטלסקופ במצפה הכוכבים ליק ליד סאן חוזה, קליפורניה. האותות המעידים על קיומם של שתי כוכבי הלכת הנוספים התגלו לאחר ניתוח מעמיק יותר של הנתונים. לפיכך, אפסילון אנדרומדה נחשב למערכת השמש הראשונה שהתגלתה, ואשר דומה למערכת השמש שלנו.
במקביל, אסטרונומים ממרכז הארווארד סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה בקיימברידג' והמרכז הלאומי למחקרים אטמוספריים בבולדר קולורדו, גילו באופן בלתי תלוי שני כוכבי לכת חיצוניים מסביב לאפסילון אנדרומדה. הצוות חקר את הכוכב במשך ארבע שנים במצפה הסמיתסוני ויפפל ליד טוסון אריזונה.
מערכת השמש הראשונה התגלתה לאחר מחקר של 107 כוכבים, והמדענים סבורים עתה כי מבנה כזה הוא די נפוץ בגלקסית שביל החלב המכילה 200 מיליארד כוכבים. החוקרת דברה פיזר מסאן פרנסיסקו סטייט יוניברסיטי אומרת: “התגלית מראה על כך שכוכבי לכת יכולים להיווצר ביתר קלות משסברו עד כה, וששביל החלב שלנו מלא במערכות כוכבי לכת”.
מה שבכל זאת מבדיל בין מערכת השמש שלנו לבין זו של אפסילון אנדרומדה הוא בכך שהפנימי מבין שלושת כוכבי הלכת הוא בעל מסה של לפחות שלושה רבעים מזו של צדק ומקיפים אותה בקושי 0.06 יחידות אסטרונומיות (יחידה אסטרונומית היא המרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש) כלומר כוכב הלכת הפנימי מבין השלושה מקיף את השמש שלו אחת ל4.6 ימים. הכוכב האמצעי הוא בעל מסה כפולה מזו של צדק והוא מקיף את השמש שלו במרחק של 0.83 יחידות אסטרונומיות, בערך כמו מסלול כוכב הלכת נוגה, ואילו כוכב הלכת החיצוני מכיל מסה של לפחות 4 פעמים מזו של צדק והוא מקיף את השמש שלו בעךר אחת ל3.5 עד 4 שנים, כלומר 2.5 יחידות אסטרונומיות מהשמש שלו. לשני כוכבי הלכת החיצוניים יש מסלולים אליפטיים, כמו לכוכבי הלכת המרוחקים מהשמש שלנו.
עד כה לא הוצעה תאוריה המסבירה כיצד יכולים להיווצר כוכבי לכת ענקיים בקרבה כה גדולה לכוכב שלהם. ההערכה היא שיהיה צורך לנסח מחדש את התאוריה של היווצרות כוכבי הלכת. רוברט נויס Robert Noyes פרופסור לאסטרונומיה במכון הארוורד סמיתסוניאן אומר כי עד כה חלק על הדעה שהעצמים שהתגלו בקרבת כוכבי שבת הם אכן כוכבי לכת, אבל לכשהתגלו שלשוה כאלה, קשה לתאר משהו אחר.
המחקר פורסם השבוע באסטרופיסיקל ג'ורנל ונציגי שני הצוותים אומרי כי הגיעו בנפרד לגדלים זהים ולצורות דומות של מסלולי כוכבי הלכת, אומר סילביאן קרוז'ניק, אחד ממחברי המאמר הסיכוי שדבר כזה יקרה בלי שהוא אכן יהיה הדבר האמיתי שואף לאפס.
זוהי תגלית אקסטראורדינרית והיא דורשת עדויות אקסטרה-אורדיניריות בכך ששני צוותים שערכו תצפיות נפרדות ובלתי תלויות יתנו לנו אישור של הגילוי. מארסי ובאטלר חשדו עוד מאז גילויו של כוכב הלכת הראשון סביב אפסילון אנדרומדה, כי משהו לא בסדר ההפרעות לבהירות הכוכב שעזרו לגילוי כוכב הלכת הראשון סביבו ב1996 היו פזורות ולא ממוקדות. רק בתחילת 1999 איפשרו התצפיות על הכוכב לאשר את קיומו של לפחות עוד כוכב לכת, שהסביר את הבעיות בנתונים, אך עדיין זה לא היה
מספיק. עדיין היה רעש שדרש הסבר. לדברי פישר, אחד החוקרים בצוות המקורי, שני הצוותים החליטו שזו עדות לקיומו של כוכב לכת נוסף. סימולציה ממוחשבת שערך גרג לאגלין מאוניברסיטת קליפורניה בבארקלי ,Greg Laughlin הציעה כי ישנם שלושה כוכבי לכת היכולים להתקיים ביחד במסלולים יציבים.
