אסטרונומים מצאו עוד פלנטה מוזרה במערכת שמש מרוחקת. זה הוא כדור מוזר כי הגודל שלו הוא ביניים בין כדור הארץ לנפטון, ובכל זאת הוא מסיבי יותר ב-50% מנפטון.
אסטרונומים מצאו את מה שהם מכנים 'כוכבי לכת נפוחים' במערכות שמש אחרות. אלה כוכבי לכת שהם פי כמה מסיביים מכדור הארץ, אבל עם רדיוסים גדולים בהרבה משל נפטון. אבל כוכב הלכת הזה הוא ההפך מזה: הוא הרבה יותר מסיבי מנפטון, אבל יש לו גם רדיוס קטן בהרבה. סופר צפוף, לא סופר נפוח.
כוכב הלכת המוזר הזה מטיל ספק בהבנתנו כיצד נוצרים כוכבי לכת.
אסטרונומים עם הקרן הלאומית למדע NOIRLab חקרו את כדור הארץ והציגו את ממצאיהם במאמר שכותרתו ' מאתר כוכבי הלכת באזור המגורים חושף מסה גבוהה ואלכסון נמוך עבור נפטון הצעיר K2-25b .' המחבר הראשי הוא גודמונדור סטפנסון, פוסט דוקטורט באוניברסיטת פרינסטון. המאמר יפורסם ב-The Astronomical Journal וזמין ב-arxiv.org.
משימת קפלר מצאה את כוכב הלכת בשנת 2016. הוא מקיף את K2-25, כוכב M-גמד בצביר הכוכבים Hyades. K2-25b מקיף את הכוכב שלו כל 3.5 ימים. לפי מחקר זה, יש לו מסה של כ-24.5 מסות כדור הארץ, ורדיוס של כ-3.4 רדיוסי כדור הארץ. במבוא למחקרם כותבים המחברים כי 'תכונות אלו תואמות ליבה סלעית העטופה באטמוספירה דקה של מימן-הליום (5% במסה).'
K2-25b מקיף את הכוכב המארח שלו K2-25 בצביר הכוכבים Hyades. קרדיט תמונה: NOIRLab/NSF/AURA/Sky Sky Survey 2
כוכב הלכת תפס את העניין של אסטרונומים, בין השאר משום שהוא כוכב 'תת-נפטון'. א תת נפטון יכול להיות מסה גדולה מזו של נפטון יחד עם רדיוס קטן יותר, כמו זה, או שהוא יכול להיות פחות מסיבי מנפטון, אבל עם רדיוס גדול יותר. כך או כך, תת-נפטון מתנגשים עם המודלים שלנו להיווצרות כוכבי לכת. הבנת האופן שבו סוגים אלה של כוכבי לכת נוצרים היא שאלה קריטית כרגע, על גבול המדע של כוכבי לכת.
'K2-25b הוא יוצא דופן', אמר החוקר הראשי גודמונדור סטפנסון, פוסט דוקטורט באוניברסיטת פרינסטון. 'כוכב הלכת צפוף בגודלו ובגילו, בניגוד לכוכבי לכת צעירים אחרים בגודל תת-נפטון, המקיפים קרוב לכוכב המארח שלהם', אמר סטפנסון ב ידיעה לתקשורת . 'בדרך כלל העולמות האלה הם בעלי צפיפות נמוכה - ולחלקם אפילו אטמוספרות אידוי ממושכות. K2-25b, עם המידות ביד, נראה שיש ליבה צפופה, סלעית או עשירה במים, עם מעטפה דקה.'
מודלים אסטרונומיים מראים שכוכבי לכת גדולים נוצרים עם ליבה סלעית תחילה. המסה הראשונית של ליבה היא צנועה, אולי רק פי 5 עד 10 מסיבית יותר מכדור הארץ עצמו. ואז גז מתאסף סביב הליבה, ויוצר מעטפת גז מסיבית פי מאות מכדור הארץ. ענק הגז צדק כנראה נוצר כך.
אבל נראה שכוכב לכת כמו K2-25b מראה שההבנה שלנו אינה שלמה. נראה שיש לו ליבה סלעית מסיבית עצומה, עם מעטפת גזים קטנה מאוד. המאפיינים יוצאי הדופן שלו מעלים כמה שאלות: איך זה הגיע בסופו של דבר לגרעין סלעי כה מסיבי? ומכיוון שיש לו ליבה כה מסיבית, איך זה שאין לו מעטפת גז גדולה?
איור של דיסק פרוטופלנטרי. כוכבי לכת מתלכדים מתוך החומר שנותר ממנו נוצר הכוכב. נוצרת ליבה סלעית, אשר לאחר מכן מושכת מעטפת גז. K2-25b שונה איכשהו. יש לו ליבה סלעית מסיבית עם מעטפת גז קטנה יותר. קרדיט: נאס'א/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)
למרות שאיננו מבינים עד הסוף כיצד נוצרים K2-25b - וכוכבי לכת אחרים כמוהו - כוכב הלכת הזה הוא מעין מעבדה טבעית לחקר אותם. 'בהינתן גילה הידוע והפרמטרים המסלוליים המאופיינים היטב', כותבים המחברים במאמרם, 'K2-25b היא מערכת אמת מידה לחקר היווצרות כוכבי לכת M-ננסיים ודינמיקה שלאחר מכן, נותנת לנו תובנות נוספות לגבי מנגנוני ההיווצרות והנדידה המייצרים כוכבי לכת חמים אחרים של נפטון.'
בהתחשב בליבה הגדולה שלו, הוא היה צריך לרכוש מעטפת גז עצומה. העובדה שזה לא הולידה כמה אפשרויות. אחת האפשרויות הללו, מציעים המחברים, היא שהגרעין הסלעי נוצר באמצעות מיזוגים. 'כדי להסביר את המסה הנצפית כעת, אנו מניחים ש-K2-25b יכול להיות תוצר של אירועי מיזוג כוכבי הלכת של ליבות פלנטריות קטנות יותר כדי לייצר כוכב לכת מסיבי יותר.'
נתון זה מהמחקר משרטט את מישור רדיוס המסה של כוכב הלכת K2-25b עם כוכבי לכת אחרים, כמו גם כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו. העקומה האדומה משורטטת לפי מודלים ידועים של היווצרות כוכבי לכת, עם ליבה סלעית ומעטפת מימן/הליום. להסבר מפורט יותר, עיין במחקר. קרדיט תמונה: Stefansson et al, 2020.
להסבר הזה יש גם יתרון נוסף של התחשבות באקסצנטריות המסלולית של כוכב הלכת. הם כותבים: 'סביבה דינמית כזו הייתה יכולה לעורר את K2-25b למסלול אקסצנטרי, ו-K2-25b יכול להיות בתהליך של הגירה למסלול קצר יותר דרך אינטראקציות גאות ושפל עם הכוכב המארח.'
תגליות כמו זו הן לרוב תוצאה של התקדמות טכנולוגית. מכשירים כמו כַּדוּר , על הטלסקופ הגדול מאוד (VLT) של מצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO), אחראים לתגליות רבות לאחרונה. אבל במקרה הזה, פיסת הטכנולוגיה שאיפשרה את זה הייתה מפזר מדף של 500 דולר. החוקר הראשי, Gudmundur Stefansson, פיתח דרך להשתמש ב- Engineered Diffusers בעבודת הדוקטורט שלו.
דוגמה של מפזר מהונדס בגודל 5 ס'מ על 5 ס'מ (2 אינץ' על 2 אינץ').
קרדיט: Gudmundur Stefansson/RPC Photonics
מפזר מהונדס מפיץ את האור מכוכב כך שיכסה יותר פיקסלים במצלמה. זה מאפשר למדוד את בהירות הכוכב במהלך מעבר כוכב הלכת בצורה מדויקת יותר, מה שמביא למדידה מדויקת יותר של גודל כוכב הלכת המקיף, בין יתר פרמטרים. 'המפזר החדשני אפשר לנו להגדיר טוב יותר את צורת המעבר ובכך להגביל עוד יותר את הגודל, הצפיפות וההרכב של כוכב הלכת', אמר ג'יידב רג'אגופאל, אסטרונום ב-NOIRLab שהיה מעורב אף הוא במחקר.
K2-25b מציג כמה שאלות חשובות לאסטרונומים. תשובות לשאלות אלו יצטרכו לחכות, אבל אולי לא יותר מדי זמן. K2-25b הוא מועמד מעולה לתצפיות המשך עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב. ל-Webb יהיו קורונגרפים רבי עוצמה שייחסמו את האור של שמשות אקסו, ויקלו על הראייה של כוכבי הלכת הסובבים. הוא גם יצפה באינפרא אדום, משהו שהוא יצטיין בו ממיקומו ב-L2.
גם ל-GHOST (Gemini High Resolution Optical SpecTrograph) של טלסקופ Gemini South יש את K2-25b ברשימת המטרות שלו. זהו ספקטרוגרף עם 'כיסוי אורך גל בו-זמני רחב ביעילות תצפית גבוהה' לפי האתר. זה יהיה מאוד יעיל בתצפית על האטמוספירה של כוכבי לכת כמו זה.
תצפיות נוספות עם GHOST ו-JWST עשויות שלא לענות על כל השאלות ש-K2-15b מציב לגבי היווצרות כוכבי לכת. אבל הם ירחיבו את הגבולות של מה שאנחנו עושים ולא יודעים על זה. בינתיים, אולי יותר אסטרונומים יגלו דרכים דל תקציב לטפל בהן.
המפזר שהפך את המחקר הזה ליעיל כל כך שימש עם טלסקופ WIYN 0.9 מטר במצפה הלאומי Kitt Peak ( KPNO ). טלסקופ 3.5 מטר במצפה הכוכבים אפאצ'י פוינט ( APO ) בניו מקסיקו היה גם חלק מהמחקר. ה המעבדה הלאומית לחקר אסטרונומיה אופטית-אינפרא אדום (NOIRLab) כולל את מצפה הכוכבים Gemini, מצפה הכוכבים Kitt Peak, כמו גם כמה מתקנים אחרים ואת מצפה הכוכבים הקרובים של Vera C. Rubin.
יותר:
- ידיעה לתקשורת: Exoplanet צפוף באופן מפתיע מאתגר את תיאוריות היווצרות כוכבי לכת
- מחקר שפורסם: ה-HABITABLE-ZONE PLANET Finder חושף מסה גבוהה ואלווה נמוכה עבור נפטון הצעיר K2-25B
- היקום היום: כוכבים יכולים להסיר לחלוטין את האטמוספירה שלהם מכוכבי לכת שזה עתה נולדו