לאחר שכבר התגלו מעל 300 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, אומר שי צוקר, מהחוג לגיאופיסיקה ומדעים פלנטריים באוניברסיטת תל אביב, שכדאי לבצע בדיקות אסטרומטריה – תזוזה של כוכבים על רקע כיפת השמים כדי לדעת מהי מסת כוכבי הלכת שבמערכותיהם * צוקר הרצה במסגרת כנס החלל השנתי
כנס החלל שנתי שהתקיים בשבוע החולף בבית חיל האוויר בהרצליה, עסק בעיקר אמנם בטכנולוגיות של משגרים ולוויניים אך בכל זאת היתה הרצאה מדעית אחת. ד”ר שי צוקר, מהחוג לגיאופיסיקה ומדעים פלנטריים באוניברסיטת תל אביב סיפר על מחקריו בתחום הטרי יחסית – חקר כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש
“למה אנו מחפשים פלנטות מחוץ למערכת השמש? עד שנת 1995 היתה לנו רק דוגמה אחת של מערכת שמש. מערכת השמש שלנו שבה מסלולי כוכבי הלכת הם אליפטיים, וכולם פחות או יותר באותו מישור; כל כוכבי הלכת מקיפים את השמש באותו הכיוון, והם גם מתחלקים לשתי אוכלוסיות עיקריות: כוכבי לכת ארציים בעלי קרקע סלעית, וכוכבי לכת צדקיים – ענקי גזים, ובנוסף אליהם יש עוד אוכלוסיה מגוונת של שביטים, אסטרואידים, אבק, גז.
מהדוגמה היחידה של מערכת השמש פיתחנו מודל שמתחיל בהיווצרות כוכב – ענן של גז ואבק שבאיזשהו שלב מכל מיני סיבות של אי הומוגניות במקומות מסוימים מתחיל למשוך את החומר מסביב ומתחילים לראות שהגז מתחבר למעין דיסקה ובמרכזה כדור צפוף יותר שבסופו של דבר ההזה הופך להיות הכוכב המרכזי (השמש) והגז והאבק שמסביב מתגבשים לידי פלנטות, שביטים ואסטרואידים. זה עדיין המודל שמדברים עליו אבל הוא קצת התעדכן, לאחר שתחזיות שנובעות ממנו לא התקיימו במערכות השמש החדשות.
נשאלת השאלה מדוע היינו צריכים לחכות לשנות התשעים של המאה העשרים כדי לגלות פלנטות? עוצמת האור מהפלנטות היא בסדר גודל של פי מיליארדים יותר קטנה מעוצמת האור של הכוכב. ממרחק של כ-30 שנות אור, המרחק מאיתנו אל המערכת גדול פי מאות אלפים יותר מהמרחק שבין הכוכב והפלנטה. ברור מכאן שאנחנו נאלצנו להסתמך על שיטות עקיפות כדי לגלות את הפלנטות.
אפקט דופלר
השיטה הראשונה הייתה להשתמש באפקט דופלר כדי למצוא את הפלנטה. הרעיון הבסיסי הוא שהמשיכה בין הכוכב והפלנטה היא הדדית. הפלנטה מסתובבת במסלול אליפטי בגלל משיכת הכוכב. היא מושכת את הכוכב, ולכן גם הכוכב יגיע במסלול אליפטי אבל הרבה יותר קטן. אפקט דופלר, במשפט אחד: כשמקור גלים נע לעברנו – התדירות שנקלטו גבוהה יותר מזו שהוא פלט. גם כשהוא מתרחק מאיתנו היא תהיה יותר נמוכה. אפשר למדוד את המהירות לפי האפקט הזה וכך עובד הרדאר המשטרתי.”
לכל כוכב יש ספקטרום המיוחד לו ומשקף את תכונותיו. התכונה המרכזית בספקטרום של הכוכב היא סדרת קווי הבליעה. כשהכוכב מתרחק מאיתנו, הספקטרום שלו מוסט לכיוון האדום. (תדיריות יותר נמוכות) ושהוא מתקרב אלינו הספקטרום מוסט לכחול.
הפלנטה הראשונה שהתגלתה באמצעים החדישים – ב-1995 פגאסי 51B, הייתה הפתעה גדולה. מדובר בפלנטה ענקית – לפחות חצי ממסת צדק. והיא מאוד קרובה לכוכב האם שלה – זמן המחזור שלה הוא ארבעה ימים. בדבר סתר את כל התיאוריות הישנות על היווצרות מערכת השמש.
חיפוש כוכבי לכת בשיטת הליקוי
השיטה שבה גילינו את כוכב הלכת הראשון, שיטת דופלר, אומרת לנו מה מסת הפלנטה, עד כמה היא קרובה לכוכב. אבל לא למשל מה התנאים על פני הפלנטה והרדיוס שלה. שיטה אפשרית האחרת היא חיפוש פלנטות דרך ליקויים. קיים סיכוי מסוים שבמהלך ההקפה הפלנטה מסתירה חלק מהכוכב, כלומר מבצעת ליקוי של הכוכב. הבעיה היא שלא יכולים לראות את הנקודה הקטנה שזזה על פני השמש שלה כי הדבר פשוט רחוק מדי. מה שנראה זה שהאור של הכוכב ייחלש מעט בזמן הליקוי. הפלנטה הראשונה שהתגלתה בשיטה זו היא HD 209458b . למעשה גילינו אותה בשיטה הרגילה בסוף 1999 אבל גם גילינו בנוסף שהיא מבצעת את הליקוי הזה. למשך שעתיים רואים ירידה של אחוז וחצי בעוצמת האור שמגיע מהכוכב. אז זה היה הגביע הקדוש של התחום. הליקוי איפשר למדוד את הצפיפות של הפלנטה ואת כוח הכובד על פניה וכל זאת בלי לראות אותה עצמה. עד היום ידועות כ-50 פלנטות כאלה. חלקן עוד יותר קרובות לשמש שלהן מ-51 פגסי B.
בזמן האחרון יש התפתחות בכיוון חדש בזכות הפלנטות הללו שעושות ליקויים, מידע שאנחנו מקבלים על האטמוספירות לא רק תנאים פיסיים אלא גם כימיים. הכל התחיל במדידה של בליעה באטמוספירה של HD 209458b.
עד כה מצאנו נתרן, פחמן, חמצן, פחמן, אדי מים, מתאן, ואפילו פחמן דו חמצני. מדידה שהתבצעה מטלסקופ החלל האינפרה-אדום שפיצר איפשרה לנו להסתכל על פלנטה גם כשהיא מאחורי הכוכב. וכך ראינו כמה אור נפלט באינפרה אדום וזה אומר על הטמפטרטורות שלהם.
ממש בשבועות האחרונים אפילו הצלחנו לצלם כוכב לכת אחד, אבל בשיטה זו אנו מצליחים לזהות רק פלנטות המרוחקות מאוד מהשמש שלהן ומספיק גדולות כך שיש להן הרבה אור משל עצמן.
מה צפוי בעתיד?
לדברי צוקר, המדענים מבקשים לנסות שיטת גילוי שלישית “היינו רוצים להיות מסוגלים לבצע סוג אחר של מדידה – אסטרומטריה. לראות תנועה על מפת השמים. שימוש בשיטה זו יפתור את אי הבהירות באשר למסה של כוכבי הלכת. ואולם כדי לבצע אסטרומטריה נדרשים מכשירים בעלי רמת דיוק גבוהה בהרבה מאלו הקיימים היום. כך לדוגמה VLT – הטלסקופ הגדול מאוד של המצפה האירופי הדרומי ESO בצ’ילה, הוא מעין מערך של ארבעה טלסקופים, שכל אחד מהם הוא בקוטר שמונה מטרים. מערך זה אמור להתחיל לעבוד כאינטרפרומטר ולבצע מדידות אסטרומטריות בדיוק מאוד גבוה. בעתיד הרחוק יתאפשרו תצפיות עדינות יותר על ידי סוג חדש של טלקסופים ELT – EXTREMELY LARGE TELESCOPE. וכאן מדברים על מראה בקוטר של כמה עשרות מטרים.
וכמובן שהמקום הכי טוב לצפות ממנו על כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש הוא מהחלל. האטמוספירה גורמת לבעיות של בליעת אור וטשטוש. לכן מדידות פוטומטריות ואסטרומטריות לא יכולות להגיע לדיוק מספיק. כיום מתכננים לשגר לחלל טלסקופים ייעודיים למטרות אלה
לוויין COROT הצרפתי השוהה כבר שנתיים בחלל וקפלר האמריקאי המתוכנן לשיגור בעוד כחודש מחפשים ויחפשו כוכבי לכת בשיטת ליקויים. שניהם ביחד ישלימו לנו את התמונה לגבי כוכבי הלכת המבצעים מעברים מלפני השמש שלהם. לעתיד היותר רחוק אנו נוכל להיעזר בטלסקופי GAIA של סוכנות החלל האירופית (שיגור מתוכנן ל-2012) ו-SIM האמריקנית (עדיין לא ידוע מועד השיגור) שני אלו יבצעו חיפוש אחרי התנועות הזעירות בשמים (אסטרומטריה).
ועוד יותר הלאה, TPF האמריקני ודרווין האירופי יבצעו חיפוש ישיר אחר פלנטות דמויות ארץ באמצעות אינטרפורמטריה. דארווין יהיה למעשה קונסטלציה של כמה לוויינים.
לסיכום אומר צוקר כי לאחר שגילינו פלנטות באמצעות אפקט דופלר ובאמצעות ליקויים, התרגשנו מהחידושים האחרונים בתחום, התמלאנו ציפייה למשימות החלל הבאות עלינו לטובה. עכשיו נשאר רק לחפש חיים.
דיווחים קודמים מכנס החלל 2009 באתר הידען:
