האם זה יהיה מפתיע למצוא כוכב לכת סלעי שמקורו ביקום המוקדם מאוד? זה צריך להיות. היקום המוקדם חסר את היסודות הכבדים יותר הדרושים ליצירת כוכבי לכת סלעיים.
אבל אסטרונומים מצאו אחד כזה, ממש כאן בשביל החלב.
לאחר המפץ הגדול, היקום לא כלל דבר מלבד יסודות קלים כמו מימן והליום, עם מעט ליתיום. כוכבי לכת סלעיים דורשים יסודות כבדים יותר כמו פחמן, חמצן וברזל, אותם מכנים אסטרונומים מתכות. אותם יסודות כבדים יותר יכולים להיווצר רק בלבם של כוכבים. והכוכבים הראשונים לא נוצרו עד כ-200 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.
כל כוכב לכת עתיק ביותר, שנוצר זמן קצר לאחר תחילת היקום, צריך להיות גזי, לא סלעי. לא היה מספיק זמן לכוכבים לזרוע ביקום יסודות כבדים לכוכבי לכת סלעיים. או היה שם?
כוכב הלכת המדובר מקיף את הכוכב המכונה TOI 561. TOI מייצג TESS Object of Interest, כלומר הוא זוהה עם TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) של נאס'א. TOI 561 הוא אחד הכוכבים העתיקים ביותר בשביל החלב; בן כ-10 מיליארד שנים.
TESS מצא את כוכב הלכת, וצוות חוקרים השתמש בתצפיות המשך עם טלסקופ Keck כדי ללמוד עוד עליו. הם הציגו את הממצאים שלהם במפגש ינואר 2021 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה. הם גם פרסמו את הממצאים שלהם במאמר שכותרתו ' סקר TESS-Keck. II. כוכב רוקי לתקופה קצרה במיוחד ואחיו עוברים את כוכב הדיסק העבה הגלקטי TOI-561 .' הוא פורסם ב-Astronomical Journal והכותבת הראשית היא ד'ר לורן וייס, עמיתת פוסט-דוקטורט של ביאטריס ווטסון פארנט במכון לאסטרונומיה באוניברסיטת הוואי.
TOI 561 נמצא בחברה נדירה. זה אחד הכוכבים במה שנקרא הדיסק העבה הגלקטי. הדיסק העבה הגלקטי מורכב כמעט כולו מכוכבים עתיקים, שהכימיה והתנועה שלהם שונים מהדיסק הדקה. לכוכבי דיסק עבה, כולל TOI 561, יש מתכתיות נמוכה בהרבה מכוכבים בדיסק הדקה. אז למצוא כוכב לכת סלע המקיף אותו הוא מפתיע.
איור המציג את המרכיבים המבניים של גלקסיית שביל החלב. הכוכב TOI-561 ממוקם בדיסק העבה (מסומן באדום-כתום), המכילה אוכלוסיית כוכבים נדירה ומבוגרת יותר. בעוד שכמעט כל כוכבי הלכת הידועים נמצאים בתוך הדיסקה הדקה (מסומנת בכתום), כוכב הלכת הסלע והלבה שהתגלה לאחרונה המקיף את TOI-561 הוא אחד מכוכבי הלכת הסלעיים הראשונים שאושרו המקיפים כוכב דיסק עבה גלקטי.
קרדיט: Kaley Brewers, MIT
'כוכב הלכת הסלעי המקיף את TOI-561 הוא אחד מכוכבי הלכת הסלעיים העתיקים ביותר שהתגלו עד כה. קיומו מראה שהיקום יצר כוכבי לכת סלעיים כמעט מאז הקמתו לפני 14 מיליארד שנה', אמר הסופר הראשי וייס ב ידיעה לתקשורת .
כוכב הלכת, ששמו TOI-561b, התגלה כשעבר מול הכוכב שלו. כפי ששמו אומר, TESS נועד לזהות את הטבילה באור הכוכבים כאשר כוכב לכת עובר מול כוכב בשדה הראייה שלו. אסטרונומים יכולים לאמוד את גודל כוכב הלכת על ידי מדידת ירידת האור, ובמקרה זה, זה מצביע על כך שכוכב הלכת הוא בערך 1.5 רדיוסי כדור הארץ.
כך נראים נתונים על מעברים פלנטריים. הוא מראה את הטבילה הנמדדת באור הכוכבים כאשר TOI 561b חולף מול הכוכב שלו מנקודת המבט של TESS. קרדיט תמונה: Weiss et al, 2021
הצוות השתמש במצפה קק לתצפיות המשך. ל-Keck יש כלי מיוחד שנקרא ספקטרומטר Echelle ברזולוציה גבוהה (HIRES) כדי לאשר את זיהוי הפלנטה. HIRES מאפשר לאסטרונומים למדוד את הנדנוד בכוכב שנגרם על ידי משיכת הכבידה של כוכב הלכת. המדידה הזו חושפת את המסה של כוכב הלכת. במקרה זה, המסה גדולה מספיק - פי שלוש מזו של כדור הארץ - כך ש-TOI 561b חייב להיות כוכב לכת סלעי צפוף ולא גזי. ישנם שני כוכבי לכת אחרים המקיפים את TOI-561, אבל שניהם כוכבי לכת גז.
נתון זה מהמחקר מראה את צפיפות כוכב הלכת מול רדיוס כוכב לכת עבור כוכבי לכת קטנים עם רדיוסים ומסות נמדדות, בהתבסס על תוצאות מארכיון אקסופלנט של נאס'א. TOI 561 b, c ו-d מוצגים. כוכבי לכת במערכת השמש שלנו מוצגים לשם השוואה. קרדיט תמונה: Weiss et al, 2021.
מקורם של הכוכבים הישנים בדיסק העבה הגלקטי אינו ברור. הם יכולים להיות שרידים של גלקסיה עתיקה שנבלעה על ידי שביל החלב. או שהם יכולים להיות הכוכבים הראשונים שנוצרו בשביל החלב. או שזה יכול להיות משהו אחר. אף אחד לא בטוח.
ככוכב לכת המקיף כוכב עתיק בן 10 מיליארד שנים, הוא עבר הרבה. תנועת הנדודים של כוכבים בדיסק לוקחת אותם לפעמים מעל המישור הגלקטי. צופה ב-TOI 561b היה מקבל כמה נופים מדהימים של המבנה הספירלי היפה של שביל החלב. 'מעניין איזה נוף של שמי הלילה היה נגיש מכוכב הלכת הסלעי במהלך ההיסטוריה שלו', אמר וייס.
הביצוע של האמן ל-TOI-561, אחת המערכות הפלנטריות העתיקות והדלות ביותר במתכות שהתגלו עד כה בגלקסיית שביל החלב. למערכת בת 10 מיליארד שנה זו יש כוכב לכת סלעי חם (במרכז) שגודלו פי אחד וחצי מכדור הארץ וכן שני כוכבי לכת גז (משמאל לכוכב הסלעי) שגודלם בערך פי שניים מכדור הארץ . קרדיט: מצפה הכוכבים W. M. Keck/אדם מקרנקו
אבל סביר להניח שלא היו משקיפים. לא עכשיו, בכל מקרה. למרות שההיסטוריה הארוכה של הפלנטה אינה ידועה, הוא חם מדי לחיים כיום. TOI 561b בכוכב הלכת לתקופה קצרה במיוחד (USP). הוא מקיף את TOI 561 פעמיים בכל יום כדור הארץ במרחק ששומר על פני השטח בערך 2000 מעלות קלווין (1721 C; 3140 F.) אז למרות שזהו כוכב לכת סלעי, הסלע הזה הוא כנראה מאגמה על פני השטח.
מה משמעות הגילוי הזה? ובכן, זה יהיה מפתיע אם זה היה היחיד. סביר להניח שזו אינדיקציה לכך שיש אוכלוסייה שלמה של כוכבי לכת סלעיים עתיקים המקיפים כוכבים עתיקים.
למעשה, TOI 561b אינו כוכב הלכת הראשון שזוהה סביב כוכב דיסק עבה גלקטי. משימת קפלר מצאה חמישה כוכבי לכת בגודל תת-כדור הארץ המקיפים את מערכת הכוכבים המשולשים קפלר 444 . קפלר 444 מוערך בקצת יותר מ-11 מיליארד שנים, וחמשת כוכבי הלכת שלו הם כולם כוכבי לכת סלעיים הקטנים מנוגה. הם גם קרובים מאוד לכוכב שלהם והם חמים להפליא.
יש גם LHS 1815b . הוא מקיף כוכב ננסי M בדיסק העבה והתגלה בתחילת 2020. זהו כדור-על סלעי ויש לו טמפרטורת פני השטח שלפוחיות בשל קרבתו לכוכב שלו.
איור של LHS 1815b, כוכב לכת סלעי עתיק המקיף כוכב בדיסק העבה הגלקטי. קרדיט תמונה: נאס'א
עדיין יש קצת מסתורין בגילוי הזה. לא כל כך על פני הפלנטה עצמה, אלא על הדיסק העבה. יש אי הסכמה ואי ודאות לגבי אופי הדיסק העבה הגלקטי עצמו. כמה אסטרונומים חושבים שזה אפילו לא קיים כמבנה מובחן. בשנת 2012 קבוצה של אסטרונומים פרסמה מאמר ב- Astrophysical Journal שכותרתו ' לשביל החלב אין דיסק עבה מובהק .' הם טענו שאין דיסק עבה מובהק ואומרים שהנתונים שלהם הראו ש'...לשביל החלב יש חלוקה רציפה ומונוטונית של עובי דיסק: אין 'דיסק עבה' המאופיין בצורה מושכלת כמרכיב מובהק'.
אף אחד לא מכחיש את קיומם של הכוכבים העתיקים עצמם או כוכבי הלכת הסלעיים העתיקים המקיפים אותם. אבל מה המשמעות של קיומם של אותם כוכבי לכת להבנתנו את היקום אינו ברור עדיין.
