ידענים: אריס וחגורת קויפר | חלל ואסטרונומיה | מערכת השמש

מאת 13 באוקטובר 2017 אין תגובות

קמפיין נרחב של תצפיות מ-12 טלסקופים הצליח לאתר טבעת פלנטרית סביב כוכב הלכת הננסי האומיה. זוהי הטבעת הראשונה שהתגלתה סביב כוכב לכת ננסי, והשלישית במערכת השמש שהתגלתה סביב גוף שאינו ענק גזים.

הדמייה של הטבעת הפלנטרית המקיפה את כוכב הלכת הננסי דמוי כדור הפוטבול, האומיה. מקור: IAA-CSIC/UHU.

הדמייה של הטבעת הפלנטרית המקיפה את כוכב הלכת הננסי דמוי כדור הפוטבול, האומיה. מקור: IAA-CSIC/UHU.

במחקר חדש שפורסם אתמול בכתב העת Nature, צוות חוקרים בינלאומי מדווח כי הצליח לגלות טבעת פלנטרית סביב כוכב הלכת הננסי הַאוּמֶיָה.

גם בלי הטבעת הפלנטרית שלו, האומיה הוא אחד מגרמי השמיים המוזרים ביותר במערכת השמש – הוא משלים סיבוב אחד סביב עצמו בכל 3.9 שעות, יותר מהר מכל גוף אחר במערכת השמש עם קוטר של מעל 100 ק"מ. הסיבוב העצמי המהיר מותח את האומיה, ומעניק לו צורת אליפסואיד המזכירה כדור פוטבול מעוך.

האומיה ממוקם בשולי מערכת השמש, באזור המכונה חגורת קויפר. מרחקו הנוכחי מהשמש הוא בערך פי 50 מזה של כדור הארץ מהשמש, והוא משלים הקפה אחת סביבה כל 284 שנים. האומיה, שהתגלה ב-2004 ונקרא על שם אלת הפריון מהמיתולוגיה של ילידי הוואי, הוא אחד מבין ארבעה גופים בחגורת קויפר שמוכרים באופן רשמי על ידי הארגון האסטרונומי הבינלאומי ככוכבי לכת ננסיים (ובכללם פלוטו).

עקב מרחקם העצום, יחד עם בהירות נמוכה מאד וגודל קטן, קשה מאד לחקור ולמדוד את מאפייניהם של גופים כמו האומיה, לפחות לא בתצפיות אסטרונומיות רגילות. לכן, במקום תצפית ישירה, החוקרים ניצלו ארוע אסטרונומי בו האומיה חלף מעל פני כוכב מרוחק והסתיר את אורו לזמן קצר, כמו ליקוי.

"כאשר אור של כוכב מוסתר על ידי גוף במערכת השמש, אנחנו יכולים למדוד כמה זמן זה לוקח ומתוך כך לקבוע את הגודל של הגוף האחראי להסתרה, בגלל שאנחנו יודעים את המהירות של הגוף במסלול שלו", הסביר לאתר Horizon חוזה לואיס אורטיז, ראש צוות החוקרים ממרכז אנדלוסיה לאסטרופיזיקה בספרד.

הליקוי של הכוכב המרוחק על ידי האומיה, שארע ב-21 בינואר 2017, נחזה מראש על ידי צוות החוקרים, ותועד בו זמנית על ידי 12 טלסקופים מ-10 מצפים שונים ברחבי אירופה.

להפתעת החוקרים, בנוסף לעמעום הראשי באור הכוכב, שיצר האומיה, הם זיהו שני עמעומים קטנים יותר לפני ואחרי העמעום הראשי. החוקרים הסיקו מכך על קיומה של הטבעת פלנטרית שאחראית לעמעומי המשנה.

הטבעת הפלנטרית הינה אחידה ומשתרעת על פני כ-70 ק"מ. היא מקיפה את האומיה סביב קו המשווה שלו במרחק של כ-1,000 ק"מ מפני השטח. הטבעת נמצאת בתהודת סיבוב-מסלול של 3:1 עם האומיה – כשמשמעות הדבר היא שעל כל הקפה אחת של חלקיקי הטבעת, האומיה מבצע שלושה סיבובים סביב עצמו.

בנוסף לגילוי הטבעת, התצפית אפשרה לחוקרים לקבוע ביתר דיוק את ממדיו של האומיה עצמו. אורך הציר הארוך של האומיה עומד על כ-2,320 ק"מ, הרבה יותר מאשר העריכו החוקרים עד כה, וקרוב מאד לקוטרו של פלוטו (אם כי ההשוואה מעט בעייתית – פלוטו מאסיבי יותר, ואינו מוארך כמו האומיה). על מנת למחיש עד כמה האומיה מתוח, ראוי לציין שהציר הקטן ביותר שלו קטן יותר מפי 2 מהציר הארוך – ומגיע רק לכ-1,020 ק"מ.

ביחד עם המסה הידועה של האומיה, החוקרים גילו גם שהצפיפות של כוכב הלכת הננסי קטנה יותר מהערכות קודמות, ודומה יותר לגופים אחרים בחגורת קויפר, כמו פלוטו.

החוקרים העלו במחקרם את האפשרות שהמדידות החדשות לא עומדות בקנה אחד עם גוף בעל שיווי משקל הידרוסטטי, מצב בו כוח הכבידה של גוף חזק מספיק על מנת להתגבר על כוחות הגוף הקשיח שלו ולקבל צורה "כמעט מעגלית". זהו אחד התנאים שהארגון האסטרונומי הבינלאומי קבע בשנת 2006 עבור הגדרה של כוכב לכת ננסי, ולכן המחקר החדש עשוי לפתוח ויכוח בקשר לביטול ההגדרה של האומיה ככוכב לכת ננסי.

המחקר שולל את האפשרות לקיומה של אטמוספירה קפואה של חנקן או מתאן סביב האומיה, כמו זו שעוטפת את פלוטו – זאת מפני שהעמעום באור הכוכב המרוחק התרחש באופן פתאומי ולא הדרגתי, כפי שאפשר היה לצפות אם הייתה להאומיה אטמוספירה.

הדמיית הסיבוב העצמי המהיר מאד של האומיה, שאורך פחות מ-4 שעות. עקב הסיבוב העצמי, האומיה מתארך ומקבל צורה של כדור פוטבול מעוך. מקור: Stephanie Hoover, Wikimedia.

הדמיית הסיבוב העצמי המהיר מאד של האומיה, שאורך פחות מ-4 שעות. עקב הסיבוב העצמי המהיר, האומיה נמתח ומקבל צורה של כדור פוטבול מעוך. מקור: Stephanie Hoover, Wikimedia.

כיצד נוצרה הטבעת הפלנטרית של האומיה?

השאלה המתבקשת שעולה מהגילוי המפתיע היא כיצד נוצרת טבעת פלנטרית סביב גוף קטן ומרוחק כל כך מהשמש?

ייתכן שגורם אחד, התנגשות קדומה ורבת עוצמה, הוא שאחראי לכלל המאפיינים המוזרים של האומיה, כולל הטבעות הפלנטריות שלו. התנגשות כזו עשויה הייתה להאיץ את הסיבוב העצמי של האומיה, וכן להסביר את היווצרות שני ירחיו הקטנים, הייאקה ונאקאמה.

בנוסף לכך, האומיה חולק מאפיינים דומים מאד עם מספר גופים נוספים בחגורת קויפר. גופים אלו נמצאים במסלול דומה לזה של האומיה, ולכולם פני שטח המורכבים בעיקר מקרח מים. דמיון זה הוביל להשערה שמקורם של כל הגופים הללו הוא בהאומיה, ושהם נוצרו בהתנגשות קדומה שהסירה חלק ממעטפת הקרח החיצונית של כוכב הלכת הננסי.

אותה התנגשות יכולה להסביר גם את הטבעת הפלנטרית של האומיה: חומר רב שנזרק לחלל בהתנגשות, עשוי היה להתגבש עם הזמן לטבעת פלנטרית.

אפשרות נוספת שהועלתה היא שהטבעת נוצרה על ידי חומר שנזרק לחלל מפני השטח של האומיה, בעקבות הסיבוב העצמי המהיר שלו.

הדמייה של האומייה ושני ירחיו הקטנים, הייאקה ונאקאמה. מקור: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

הדמייה של האומייה ושני ירחיו הקטנים, הייאקה ונאקאמה. מקור: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

טבעות פלנטריות – לא רק סביב ענקי הגזים

עד לשנים האחרונות, לא היה ידוע על טבעות פלנטריות במערכת השמש מלבד אלו שמעטרות את ענקי הגזים, כשהידועות והמפורסמות מכל הן כמובן טבעות שבתאי. בשנים האחרונות, אבל, תמונה זו החלה להשתנות.

הגילוי הראשון של טבעת פלנטרית סביב גוף שאינו ענק גזים הוכרז ב-2014, על ידי אותו צוות חוקרים מהמחקר הנוכחי, ונעשה גם אז באותה שיטה של הסתרת אור של כוכב מרוחק. החוקרים גילו אז טבעות פלנטריות סביב הקנטאור כאריקלו 10199. שנה לאחר מכן הם גילו טבעת נוספת סביב קנטאור שני, כיירון 2060.

קנטאורים הם גרמי שמים קטנים וקפואים שמסלולם סביב השמש נמצא בין צדק לנפטון. שני הקנטאורים שסביבם התגלו טבעות קטנים הרבה יותר מאשר האומיה, עם קוטר של כ-200 עד 250 ק"מ. למרות גודלם הקטן, קנטאורים נוצרו על פי הסברה המקובלת הרחק יותר ממיקומם הנוכחי, וייתכן אף שמאותו אזור בו נמצא האומיה, חגורת קויפר.

במאמר הקדמה למחקר החדש בכתב העת Nature, אמנדה סיקאפוז, חוקרת פלנטרית מ-MIT, מעלה את האפשרות שהגילויים החדשים, הן סביב האומיה והן סביב הקנטאורים, מצביעים על כך שטבעות פלנטריות אינן תופעה נדירה כל כך במערכת השמש, ושהיא אולי אף נפוצה יותר באזור של חגורת קויפר המרוחקת. "התגלית של הכותבים מעלה את הספקולציה שמערכות של טבעות במערכת השמש החיצונית אינן דבר נדיר, ושאנו יכולים לצפות לגילויים חדשים באזור זה", כתבה סיקאפוז.

הגילוי החדש משנה את ההנחה שרווחה עד השנים האחרונות שטבעות פלנטריות קיימות רק סביב ענקי גזים. טבעות שבתאי כפי שצולמו על ידי החללית קאסיני. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

הגילוי החדש משנה את ההנחה שרווחה עד השנים האחרונות שטבעות פלנטריות קיימות רק סביב ענקי גזים. טבעות שבתאי כפי שצולמו על ידי החללית קאסיני. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

ראו עוד בנושא באתר הידען:

הוספת תגובה

  • (will not be published)