מהי שיטת המיקרולנס הכבידה?

Send

ברוך הבא לחזור לסדרה שלנו על שיטות ציד Exoplanet! כיום, אנו בוחנים את השיטה הסקרנית והייחודית המכונה Microlensing Gravitational.

המסע אחר כוכבי לכת חוץ-סולאריים התחמם בעשור האחרון. הודות לשיפורים שנעשו בטכנולוגיה ובמתודולוגיה, מספר ה- Exoplanets שנצפה (החל מה -1 בדצמבר 2017) הגיע ל -3,710 כוכבי לכת ב -2,780 מערכות כוכבים, כאשר 621 מערכות מתהדרות בכמה כוכבי לכת. לרוע המזל, בגלל מגבלות שונות נאלצים אסטרונומים להתמודד עימם, הרוב המכריע התגלה בשיטות עקיפות.

אחת השיטות הנפוצות ביותר לגילוי עקיפות Exoplanets ידועה בשם Microlensing Gravitational. בעיקרו של דבר, שיטה זו מסתמכת על כוח הכבידה של עצמים רחוקים לכופף ולמקד אור שמגיע מכוכב. כאשר כוכב לכת עובר מול הכוכב ביחס לצופה (כלומר עושה מעבר), האור טובל באופן מדיד, ואז ניתן להשתמש בו כדי לקבוע את נוכחותו של כוכב לכת.

מהבחינה הזו, המיקרולנסציה של הכבידה היא גרסה מורכבת של עדשת הכבידה, בה נעשה שימוש באובייקט שמתערב (כמו אשכול גלקסיה) למיקוד האור שמגיע מגלקסיה או אובייקט אחר שנמצא מעבר לו. זה גם משלב אלמנט מפתח בשיטת הטרנזיט היעילה ביותר, שם מעקב אחר כוכבים אחר מטבלים בבהירות כדי להצביע על נוכחות של אקסופלאנט.

תיאור:

בהתאם לתורת היחסות הכללית של איינשטיין, כוח המשיכה גורם למרקם הזמן לחלל להתכופף. השפעה זו עלולה לגרום לעיוות או לכיפוף של אור המושפע מכוח המשיכה של אובייקט. זה יכול גם לפעול כעדשה, לגרום לאור להתמקד יותר ולגרום לחפצים מרוחקים (כמו כוכבים) להיראות בהירים יותר לצופה. השפעה זו מתרחשת רק כאשר שני הכוכבים מיושרים כמעט במדויק ביחס לצופה (כלומר האחד ממוקם לפני השני).

"אירועי העדשות" אלה הם קצרים, אך בשפע, מכיוון שכדור הארץ והכוכבים בגלקסיה שלנו נעים זה לזו. בעשור האחרון נצפו למעלה מאלף אירועים כאלה ובדרך כלל נמשכו מספר ימים או שבועות בכל פעם. למעשה, אפקט זה שימש סר ארתור אדינגטון בשנת 1919 כדי לספק את הראיות האמפיריות הראשונות ליחסות הכללית.

זה התרחש במהלך ליקוי החמה של ה- 29 במאי 1919, שם נסעו אדינגטון ומסע משלחת לאי פרינסיפה מול חופי מערב אפריקה כדי לצלם תמונות של הכוכבים שנראו כעת באזור סביב השמש. התמונות אישרו את תחזיתו של איינשטיין בכך שהראו כיצד האור מכוכבים אלה הועבר מעט בתגובה לשדה הכבידה של השמש.

הטכניקה הוצעה במקור על ידי האסטרונומים שוד מאו ובודהן פצ'ינסקי בשנת 1991 כאמצעי לחיפוש אחר מלווים בינאריים לכוכבים. ההצעה שלהם זוקקה על ידי אנדי גולד ואברהם לוב בשנת 1992 כשיטה לאיתור exoplanets. שיטה זו היא היעילה ביותר כאשר מחפשים כוכבי לכת לכיוון מרכז הגלקסיה, מכיוון שהתפיחה הגלקטית מספקת מספר רב של כוכבי רקע.

יתרונות:

מיקרולנסינג היא השיטה הידועה היחידה שמסוגלת לגלות כוכבי לכת במרחקים גדולים באמת מכדור הארץ והיא מסוגלת למצוא את הקטן ביותר מבין הפלסטינים. בעוד ששיטת המהירות הרדיאלית יעילה כאשר מחפשים כוכבי לכת במרחק של עד 100 שנות אור מכדור הארץ וצילום מעבר יכולים לזהות כוכבי לכת במרחק מאות שנות אור, מיקרו-אנרגיה יכולה למצוא כוכבי לכת שנמצאים במרחק של אלפי שנות אור.

בעוד שלמרבית השיטות האחרות יש נטיית זיהוי לכוכבי לכת קטנים יותר, שיטת המיקרו-אנרגיה היא האמצעי הרגיש ביותר לגילוי כוכבי לכת הנמצאים בסביבות 1-10 יחידות אסטרונומיות (AU) הרחק מכוכבים דמויי שמש. מיקרולנסינג הוא גם האמצעי המוכח היחיד לגילוי כוכבי לכת בעלי מסה נמוכה במסלולי רחבות רחבים יותר, כאשר גם שיטת המעבר וגם המהירות הרדיאלית אינם יעילים.

ביחד, היתרונות הללו הופכים את מיקרו-שיטה לשיטה היעילה ביותר למציאת כוכבי לכת דמויי כדור הארץ סביב כוכבים דמויי שמש. בנוסף, ניתן להתקין ביעילות סקרי מיקרו-אנרגיה באמצעות מתקנים מבוססי קרקע. בדומה לפוטומטריה של טרנזיט, שיטת המיקרונזינג מרוויחה מהעובדה שניתן להשתמש בה לסקר עשרות אלפי כוכבים בו זמנית.

חסרונות:

מכיוון שאירועי מיקרו-אנרגיה הם ייחודיים ואינם ניתנים לחזרה על חוזר, כל כוכבי לכת שמתגלים בשיטה זו לא ניתן יהיה לראות שוב. בנוסף, כוכבי הלכת המתגלים בדרך כלל רחוקים מאוד, מה שהופך את חקירות המעקב לבלתי אפשריות כמעט. למרבה המזל, הגלישות במיקרוסקופ בדרך כלל אינן דורשות סקרי מעקב מכיוון שיש להם יחס אות לרעש גבוה מאוד.

אמנם אין צורך באישור, אולם אושרו אירועי מיקרולנס פלנטריים מסוימים. האות הפלנטרי לאירוע OGLE-2005-BLG-169 אושר על ידי תצפיות HST וקק (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). בנוסף, סקרי מיקרו-אנרגיה יכולים לייצר הערכות גסות בלבד של מרחק כוכב לכת, ולהשאיר שוליים משמעותיים לטעות.

מיקרוגלנסינג אינו מסוגל להניב הערכות מדויקות של תכונותיו של כדור הארץ, שכן המאפיין המסלול היחיד שניתן לקבוע ישירות בשיטה זו הוא הציר החצי-עיקרי הנוכחי של הפלנטה. מכיוון שכך, כוכבי לכת עם מסלול אקסצנטרי ניתן יהיה לזהות רק עבור חלק זעיר במסלולו (כשהוא רחוק מכוכבו).

לבסוף, מיקרו-רנסינג תלוי באירועים נדירים ואקראיים - מעבר של כוכב אחד בדיוק לפני אחר, כפי שנראה מכדור הארץ - מה שהופך את הגילוי לנדיר וגם בלתי צפוי.

דוגמאות לסקרי מיקרולינסציה כבידתית:

סקרים המסתמכים על שיטת מיקרולנסינג כוללים את ניסוי עדשת הכבידה האופטית (OGLE) באוניברסיטת ורשה. בראשותו של אנדז'יי אודלסקי, מנהל המצפה האסטרונומי של האוניברסיטה, משתמש בפרויקט בינלאומי זה בטלסקופ "ורשה" בגודל 1.3 מטר בלאס קמפאנס, צ'ילה, כדי לחפש אירועי מיקרולוזנס בשדה של 100 כוכבים סביב הבליטה הגלקטית.

יש גם את תצפית המיקרולנסינג באסטרופיזיקה (MOA), מאמץ שיתופי בין חוקרים בניו זילנד ויפן. בראשותו של פרופסור יאסושי מוראקי מאוניברסיטת נגויה, קבוצה זו משתמשת בשיטת המיקרולנסינג בכדי לערוך סקרים לגבי חומר אפל, כוכבי לכת חוץ-סולאריים, ואווירה מהממת מחצי הכדור הדרומי.

ויש גם את ה- Networking Lensing Anomalies NETwork (PLANET), המורכב מחמישה טלסקופים בגובה מטר 1 המופצים סביב חצי הכדור הדרומי. בשיתוף פעולה עם RoboNet, פרויקט זה מסוגל לספק תצפיות כמעט רצופות לאירועי מיקרולנציה הנגרמים על ידי כוכבי לכת עם המונים הנמוכים כמו כדור הארץ.

הסקר הרגיש ביותר עד כה הוא רשת הטלסקופ המיקרולנסינג הקוריאנית (KMTNet), פרויקט שיזם המכון לאסטרונומיה ומדעי החלל בקוריאה (KASI) בשנת 2009. KMTNet מסתמך על המכשירים בשלושה מצפה כוכבים דרומיים כדי לספק ניטור רציף של 24 שעות ביממה. הבליטה הגלקטית, מחפשת אירועי מיקרולנציה שיצביעו את הדרך לעבר כוכבי לכת המוני-אדמה המסתובבים עם כוכביהם באזורי מגורים.

כתבנו מאמרים מעניינים רבים בנושא גילוי exoplanet כאן במגזין החלל. להלן מה הם כוכבי לכת נוספים ?, מהי שיטת המעבר ?, מהי שיטת המהירות הרדיאלית ?, מהי עדשת הכבידה? והיקום של קפלר: יותר כוכבי לכת בגלקסיה שלנו מאשר כוכבים

למידע נוסף, הקפד לבדוק את הדף של נאס"א בנושא חקר Exoplanet, העמוד של החברה הפלנטרית בנושא כוכבי לכת חוץ-ארציים וארכיון Exoplanet של נאס"א / Caltech.

לאסטרונומיה קאסט יש גם פרקים רלוונטיים בנושא. הנה פרק 208: טלסקופ החלל שפיצר, פרק 337: פוטומטריה, פרק 364: משימת CoRoT, ופרק 367: שפיצר עושה אקסופלנטים.

מקורות: