דימוי של אמן של אקסופלנט עם אווירה בולטת.
(תמונה: © נאס"א)
מסתבר, Exoplanets יכול להיות מתוק כמו טיול ביריד המדינה: שני עולמות שהתגלו על ידי טלסקופ החלל קפלר של נאס"א הם בעלי אותה צפיפות בערך כמו חבילה של סוכריות כותנה. שני כוכבי הלכת, המקיפים כוכב צעיר רק כבן 500 מיליון שנה, הם עולמות שזה עתה נולדו כמעט כמו ענקי הגז, אם כי הם שוקלים פחות מעשרה מכמות כדור הארץ.
באמצעות טלסקופ החלל האבל של נאס"א, החוקרים ערכו תצפיות מעקב על שני העולמות ה"טעימים ", המכונים קפלר 51 ב ו קפלר 51 ד. הם גילו כי האטמוספירה העולמית המנופחת מכילה ככל הנראה אובך הנמתח גבוה מעל פני השטח שלהם. האווירה המורחבת של העולמות הציבה אותם בכיתה נדירה של exoplanets, עלים נפוחים.
ג'סיקה רוברטס אמרה בחודש שעבר, "אלה exoplanets בצפיפות הנמוכה ביותר עד כה. היא הציגה את התוצאות המקדימות במהלך הפגישה השנתית למחצה של האגודה האסטרונומית האמריקאית בדנוור. סטודנט לתואר שני באוניברסיטת קולורדו, בולדר, עזר לרוברטס להשוות השוואה דמוית כדור הארץ לכוכבי הלכת. היא מצאה אנלוגיה לא שגרתית לפחזניות העל - פינוק מתוק. [תגליות כוכב הלכת המסקרן ביותר משנת 2017]
"אני רוצה שתצלם כוכבי לכת ענקיים עשויים סוכריות כותנה," אמרה.
"ממש טיטאנים רפויים"
בשנת 2011 הבחין קפלר בעולם בצפיפות נמוכה המקיף את הכוכב הצעיר קפלר 51; מחקרים מאוחרים יותר אישרו כי לכוכב הלכת היו שני אחים. לכל שלושת כוכבי הלכת יש אווירה בולטת, והתצפיות הראשוניות הצביעו על צפיפותן הנמוכה.
הפחזניות העל תפסו את תשומת ליבו של יועץ הדוקטורט של רוברטס בבולדר, זכורי ברטה-תומפסון, שחשד כי האטמוספורות המנופחות יהיו קלות יותר ללימוד מאשר האטמוספרות היותר מפותחות סביב עולמות אחרים. יחד עם כמה קולגות השתמשו המדענים בהאבל כדי לבדוק את הכימיה של האטמוספרות של 51b ו- 51d כאשר הזוג עבר פעמיים בין הכוכב שלהם לכדור הארץ. העולם השלישי, 51c, רק גזם את שפת השמש של המערכת, והשאיר את האווירה שלו מוסתרת, וכך גם לא היה חלק מהמחקר החדש.
החוקרים מצאו ששני כוכבי הלכת הפיקו אות שהצביע על חלקיקים זעירים המכונים אירוסולים שלטו באטמוספרות. תרסיסים אלה יכולים להיווצר על ידי גדות ענן מסיביות, או שהם יכולים להיות הסימן לאובך שמקיף כוכב לכת.
"הניחוש הטוב ביותר שלנו הוא שאנחנו לא מתעסקים באיזה סוג של עיבוי בענן," אמר רוברטס. "מה שאנחנו ככל הנראה מתמודדים עם זה איזשהו אובך פוטוכימי שאנו פשוט לא יודעים ממה הוא עשוי."
במערכת השמש, הירח הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן, הוא היחיד שנשלט על ידי שכבת אובך העשויה מפחמימנים, ככל הנראה מתאן ואתאן. הירח המסיבי עשוי לספק תובנה על פחזניות העל שעלולות לשאת גרסה מורחבת של האובך.
"יתכן שאנחנו מסתכלים על כמה טיטאנים רפויים באמת," אמר רוברטס. [אובך הדמדומים זורח מעל טיטאן הירח הגדול של שבתאי בתצלום קאסיני מדהים]
כוכבי לכת סוכריות כותנה
חישוב צפיפות כוכב לכת דורש חזרה לפיזיקה בתיכון. הצפיפות של אובייקט היא המסה שלו מחולקת על ידי הנפח שלה; הנפח נקבע על ידי הרדיוס שלו. המדידות המדויקות של האבל סייעו לחוקרים להגביל טוב יותר את מסת השטחים. כדי למצוא את הרדיוס שלהם - וכך את נפחו - מדענים משווים את גודל כדור הארץ לכוכבו. על ידי בדיקת מה שהיה ידוע על הכוכב, רוברטס ועמיתיה הצליחו לקבוע רדיוס מדויק יותר.
לקפלר 51b יש מסה בערך פי שניים מכדור הארץ ורדיוס גדול בערך פי שבע והוא מקיף את כוכבו בכל 45 יום. עם מסלולו בן 130 הימים, קפלר 51d הוא מעט גדול יותר, מסיבי פי 7.5 מכדור הארץ ברדיוס כמעט פי עשרה מכוכב הלכת שלנו. האחות השלישי, קפלר 51c, לוקח 85 יום לנסוע סביב הכוכב ויש לו פי ארבעה מרדיוס כדור הארץ.
על ידי שילוב המסה המעודכנת עם הרדיוס המתוקן, החוקרים יכלו לחשב כי צפיפות כוכבי הלכת נעה בין 0.03 גרם ל- 0.06 גרם לסנטימטר מעוקב. זה עשירית צפופה כמו סטורן, כוכב הלכת הפחות צפוף של מערכת השמש, וכזה שיצוף במים אם תוכלו למצוא אמבטיה גדולה מספיק.
להבין מה זה אומר במונחים של העולם האמיתי ייקח קצת יותר עבודה, אבל רוברטס היה נחוש.
המחשבה הראשונה שלה הייתה של מרשמלו. היא המיסה אצווה במיקרוגל, אך גילתה שהפינוקים הלבנים עדיין היו צפופים מדי.
"זה פשוט היה בלגן נורא", אמרה ל- Space.com.
בגלל ניכויי סוכריות הכותנה שלה, היא הלכה לחנות מכולת וקנתה מכולות של סוכריות כותנה. החומר הטווי טרי לא היה מספיק צפוף, אבל היא קיוותה שהגיגיות הארוזות מראש יעבדו. היא מדדה את נפח המכולה ושקלה את החומר כדי לחשב את צפיפותו, שהיתה התאמה קרובה לפחזניות העל.
"קניתי כל כך הרבה מהאמבטיות האלה, שהקופה הייתה כמו שאתה בטח חובב סוכריות כותנה," אמר רוברטס.
"הייתי כאילו, זה למדע."
כוכבי לכת צעירים
מדוע העולמות האלה כל כך צפופים? רוברטס חושב שצעירותם עשויה למלא תפקיד מפתח. כוכבי לכת נוצרים כאבק וסלעים מתנגשים כדי לבנות עולם. כאשר הגלעין הסלעי מספיק מסיבי, כוח המשיכה שלו מושך גז קל יותר ליצירת אווירה.
על פי הדגמים, שלושת הפחזניות העל נוצרו מחוץ לקו השלג של המערכת שלהם, הגבול הבלתי נראה סביב כוכבים מרכזיים שבהם הגז קר מספיק להתעבות לקרח. לאחר מכן נפלו כוכבי הלכת פנימה והגיעו למסלולם הנוכחי. כשהתקרבו לכוכב החם, הקרח שלהם נמס ויצר אווירה גזי שמתחילה להתפיח.
בעוד כוכבי לכת מתחילים להתחמם מההתנגשויות שיצרו אותם, הם מתקררים לאורך זמן, וגורמים להתכווצות של חומר. במקביל, רוחות כוכבות מפשטות חלק מהאווירה שלהן. לפי רוברטס, הדגמים מציעים כי בחמשת מיליארד השנים הבאות, כאשר הוא מעט יותר מבוגר מכדור הארץ כיום, 51b ייראה יותר כמו כוכב לכת טיפוסי של נפטון. מכיוון שהיא רחוקה יותר מהכוכבת, היא אמרה כי "51d יהיה ככל הנראה קצת מוזר, מכיוון שהוא לא מפשיט כל כך הרבה מהאווירה שלו."
"בעוד כמה מיליארד שנים נראה את כוכבי הלכת האלה קטנים יותר מכפי שהם עכשיו", אמר רוברטס.
אם היית יכול לעמוד על אחת מהנפיחות-העל (בהנחה שיש לו משטח סלעי), ככל הנראה לחץ האטמוספרה יהיה גבוה למחץ, אמר רוברטס. מוטב שתשוטף גבוה יותר באטמוספירה שבה הלחץ יהיה נמוך יותר, הוסיפה.
בתחילת חייו, כדור הארץ כנראה התפאר באווירה נפוחה שלה, היא אמרה, אם כי היא ככל הנראה איבדה אותה מהר מאוד.
המדענים מתכננים להגיש את מחקריהם לפרסום בהמשך הקיץ.
עכשיו אנחנו רק צריכים את העולמות המתוקים כדי לצבוע צבעי סוכריות כותנה, כמו כחול, ורוד, סגול או ירוק!
