חוקרים, ובהם צוות מאוניברסיטת תל אביב, זיהו שינויים מחזוריים בפעילות הכוכב GJ 436 התואמים להשפעת כוכב הלכת הקרוב אליו. באמצעות מודלים הם העריכו כי ל־GJ 436 b שדה מגנטי בעוצמה של 6–110 גאוס – אך מדובר בזיהוי עקיף ותלוי בהנחות המודל
צוות בינלאומי של אסטרונומים, בהשתתפות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, מצא את הראיות החזקות ביותר עד כה לכך שלכוכב לכת מחוץ למערכת השמש יש שדה מגנטי המשפיע ישירות על הכוכב שאותו הוא מקיף.
החוקרים בחנו את המערכת GJ 436, הנמצאת במרחק של כ־32 שנות אור מאיתנו. סביב הכוכב, ננס אדום קטן וקר מן השמש, מקיף כוכב הלכת GJ 436 b – עולם בגודל ובמסה הדומים לאלה של נפטון, המקיף את הכוכב אחת ל־2.64 ימים בלבד.
באמצעות תצפיות ספקטרוסקופיות שנאספו במשך כ־18 שנה מצאו החוקרים שינויים מחזוריים בפעילות המגנטית של הכוכב. זמני השינויים קשורים הן למסלולו של כוכב הלכת והן לסיבובו של הכוכב סביב צירו. החוקרים מפרשים את האות כאינטראקציה מגנטית שבה כוכב הלכת מעביר אנרגיה אל האטמוספרה העליונה של הכוכב. ([arXiv][1])
המחקר הובל בידי המכון לאסטרופיזיקה של אנדלוסיה בספרד. בצוות הישראלי השתתפו פרופ' שי צוקר מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה ומהחוג לגיאופיזיקה באוניברסיטת תל אביב, ותלמיד המחקר אברהם ביננפלד.
כיצד אפשר לזהות שדה מגנטי שאינו נראה?
שדה מגנטי של כוכב לכת רחוק אינו פולט בדרך כלל אור שאפשר לצלם ישירות. לכן החוקרים חיפשו את השפעתו על סביבתו.
כוכב לכת המקיף את הכוכב המארח במסלול קרוב מאוד יכול לנוע בתוך אזור שבו השדה המגנטי של הכוכב עדיין דומיננטי. אם לכוכב הלכת יש שדה מגנטי משלו, השדות עשויים להתחבר, להסתבך ולהעביר אנרגיה לאורך קווי השדה אל הכוכב.
האנרגיה המועברת עשויה לחמם אזור מסוים בכרומוספרה – אחת השכבות העליונות של אטמוספרת הכוכב – ולגרום לו לפלוט מעט יותר אור באורכי גל מסוימים. מבחינה עקרונית, התהליך מזכיר את האופן שבו חלקיקים טעונים יוצרים זוהר קוטבי בכדור הארץ, אך כאן האנרגיה מועברת מכוכב לכת אל כוכב.
החוקרים חיפשו את השינויים בקווים ספקטרליים של סידן, המשמשים מדדים לפעילות הכרומוספרית של כוכבים. התצפיות בוצעו בין היתר באמצעות הספקטרוגרפים HARPS בטלסקופ של מצפה הכוכבים האירופי הדרומי בצ'ילה ו־CARMENES במצפה קאלאר אלטו שבספרד. ([arXiv][1])
לדברי פרופ' צוקר, "הצלחנו לזהות שינויים מחזוריים בפליטת האור של הכוכב GJ 436, המתרחשים בתיאום עם מסלולו של כוכב הלכת GJ 436 b. זוהי העדות המשכנעת ביותר שהושגה עד כה לכך שכוכב לכת מחוץ למערכת השמש יכול להשפיע באופן ישיר על הפעילות המגנטית של הכוכב המארח שלו".
אות שחזר אחת לשמונה שנים
ההשפעה לא הופיעה ברציפות בכל התצפיות. החוקרים זיהו אותה בשלוש תקופות – בשנים 2008, 2016 ו־2024 – בהפרשים של כשמונה שנים.
המחזור הזה מתאים בקירוב למחזור הפעילות המגנטית של הכוכב GJ 436. בדומה לשמש, שגם פעילותה עולה ויורדת במחזוריות, עוצמתו ומבנהו של השדה המגנטי בכוכב משתנים לאורך זמן.
החוקרים משערים כי האינטראקציה עם כוכב הלכת נעשית חזקה יותר, או לפחות קלה יותר לזיהוי, בשלבים מסוימים של מחזור הכוכב. בשיא הפעילות עלולים אזורים פעילים רבים להסתיר את האות, ואילו בתקופת השפל השדה עשוי להיות חלש מכדי ליצור אות שניתן למדידה. שלבי הביניים עשויים לספק את התנאים המתאימים ביותר לגילוי. ([arXiv][1])
המחקר מצא שתי מחזוריויות של כ־2.81 וכ־2.46 ימים. הן אינן זהות בדיוק לזמן ההקפה של כוכב הלכת, אלא נובעות מן השילוב בין תנועת כוכב הלכת, סיבוב הכוכב והמסלול הנטוי מאוד של המערכת.
שדה בעוצמה של 6–110 גאוס
באמצעות מודל גאומטרי ומודלים של העברת אנרגיה בין כוכב לכוכב לכת העריכו החוקרים כי עוצמת השדה המגנטי של GJ 436 b היא בין 6 ל־110 גאוס.
זהו טווח רחב מאוד, מכיוון שההערכה תלויה בכמה הנחות: עוצמת השדה של הכוכב, מבנה רוח הכוכב, גודל המגנטוספרה של כוכב הלכת ושיעור האנרגיה הנפלט בקווי הסידן שאותם מדדו החוקרים.
המודל שהצליח להסביר את עוצמת האות הוא מודל שבו קווי שדה מגנטיים מחברים בין כוכב הלכת לכוכב ומעבירים אנרגיה לאזור פעיל על פניו. בהתאם להנחות שנבחרו, השדה של GJ 436 b עשוי להיות חזק פי כמה ועד עשרות פעמים מן השדה של צדק. ([arXiv][1])
עם זאת, אין מדובר במדידה ישירה באמצעות גשושית או מכשיר הנמצא בסביבת כוכב הלכת. עוצמת השדה הוסקה מן האור שמגיע מהכוכב וממודלים המתארים את האינטראקציה בין השניים. תצפיות נוספות במערכות אחרות יידרשו כדי לבדוק עד כמה השיטה אמינה וכללית.
מדוע שדות מגנטיים חשובים?
שדה מגנטי עשוי להשפיע על יכולתו של כוכב לכת לשמור על האטמוספרה שלו. הוא יכול להסיט חלק מן החלקיקים הטעונים ברוח הכוכב ולשנות את קצב בריחת הגז אל החלל.
בכדור הארץ מסייע השדה המגנטי להגן על האטמוספרה ועל פני השטח מפני חלקיקים טעונים שמקורם בשמש. מאדים איבד לפני מיליארדי שנים את רוב השדה המגנטי הגלובלי שלו, והיעדר ההגנה היה אחד הגורמים שתרמו לדלדול האטמוספרה ולאובדן מים.
עם זאת, שדה מגנטי אינו תנאי מספיק לחיים, וייתכן שאינו תנאי הכרחי בכל סוג של עולם. השפעתו תלויה גם בעוצמת רוח הכוכב, בהרכב האטמוספרה, בכבידה ובפעילות הגאולוגית של כוכב הלכת.
GJ 436 b עצמו אינו מועמד סביר לחיים הדומים לאלה שעל פני כדור הארץ. הוא מקיף את הכוכב במסלול קרוב מאוד, האטמוספרה שלו חמה וחלק ממנה בורח לחלל ויוצר ענן מימן גדול דמוי זנב שביט. חשיבותו היא בכך שהוא מאפשר לבדוק שיטה חדשה לחקר שדות מגנטיים של עולמות רחוקים.
כלי חדש לחקר המבנה הפנימי של כוכבי לכת
שדה מגנטי יכול לספק מידע לא רק על האטמוספרה, אלא גם על פנים כוכב הלכת. בכדור הארץ ובכוכבי לכת ענקיים נוצרים שדות באמצעות תנועת חומרים מוליכים בעומק הפנימי – תהליך המכונה דינמו.
מדידת עוצמתו ומבנהו של השדה עשויה לסייע להבין את הרכבו הפנימי של כוכב הלכת, את מהירות סיבובו ואת זרימת החום בתוכו.
"עד היום שדות מגנטיים של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש היו כמעט בלתי ניתנים למדידה", מסכם פרופ' צוקר. "הצלחנו להראות שאפשר 'לראות' את טביעת האצבע המגנטית של כוכב הלכת דרך ההשפעה שלו על הכוכב המארח. זו התקדמות שעשויה לספק בעתיד כלי חדש לבחינת עולמות רחוקים ולהבנה טובה יותר של התנאים הנדרשים לשימור אטמוספרה ואולי אף להתפתחות חיים".
המחקר אינו סוגר את הדיון על השדה המגנטי של GJ 436 b, אך הוא מציע דרך חדשה למדוד תכונה שעד כה הייתה כמעט בלתי נגישה: לא באמצעות צפייה בכוכב הלכת עצמו, אלא באמצעות השינויים שהוא מותיר באור הכוכב שלו.
שאלות ותשובות
האם החוקרים מדדו ישירות את השדה המגנטי?
לא. השדה הוסק בעקיפין משינויים מחזוריים בפעילות הכוכב המארח וממודלים של האינטראקציה המגנטית בין הכוכב לכוכב הלכת.
מהו GJ 436 b?
זהו כוכב לכת בגודל הדומה לנפטון, המקיף ננס אדום במרחק של כ־32 שנות אור מכדור הארץ. הוא משלים הקפה אחת סביב הכוכב בתוך כ־2.64 ימים.
מה עוצמת השדה המגנטי שלו?
לפי המודלים במחקר, עוצמת השדה היא בין 6 ל־110 גאוס. הטווח רחב משום שהוא תלוי בהנחות לגבי השדה של הכוכב וכמות האנרגיה המועברת ביניהם.
כיצד כוכב הלכת משפיע על הכוכב?
השדות המגנטיים של כוכב הלכת ושל הכוכב עשויים להתחבר ולהעביר אנרגיה אל הכרומוספרה של הכוכב. הדבר גורם לשינוי קטן אך מדיד בפליטת האור בקווים ספקטרליים מסוימים.
מדוע האות הופיע רק בשנים 2008, 2016 ו־2024?
התקופות מופרדות בכשמונה שנים, בדומה למחזור הפעילות המגנטית של הכוכב. ייתכן שהאינטראקציה ניתנת לזיהוי רק בשלבים מסוימים של המחזור.
האם GJ 436 b עשוי לקיים חיים?
ככל הנראה לא חיים כפי שאנו מכירים אותם. זהו עולם חם מאוד הקרוב לכוכב שלו ובעל אטמוספרה הבורחת לחלל. חשיבותו היא בעיקר כאמצעי לחקר שדות מגנטיים בכוכבי לכת חוץ שמשיים.
מדוע שדה מגנטי חשוב לחיים?
שדה מגנטי עשוי לסייע בשימור האטמוספרה ובהגנה מפני חלקיקים טעונים, אך הוא רק אחד מגורמים רבים המשפיעים על האפשרות לקיום חיים.
המאמר המדעי
קדם־מאמר: arXiv:2604.06969
עוד בנושא באתר הידען
- טלסקופ ג’יימס וב גילה ענני מלח באטמוספרה של “כוכב הלכת הוורוד”
- K2-18b נסרק בחיפוש אחר אותות חוצניים – אך לא נמצאה חתימה טכנולוגית
- חורים שחורים על־מסיביים עלולים לפגוע בסיכוי לחיים גם במרחקים גדולים
- שני חוקרים מאוניברסיטת תל אביב נבחרו לאקדמיה האמריקנית לאמנויות ולמדעים
- מחקר: כוכבי לכת יבשים מדי עשויים להיות פחות מתאימים לחיים ממה שחשבו
