במשך עשרות שנים, ההשקפה המקובלת ביותר על התפתחות מערכת השמש שלנו הייתה ההשערה הערפילית. על פי תיאוריה זו, השמש, כוכבי הלכת וכל שאר האובייקטים במערכת השמש נוצרו מחומר ערפילי לפני מיליארדי שנים. אבק זה חווה התמוטטות כבידה במרכזו ויצר את השמש שלנו, בעוד ששאר החומר יצר טבעת פסולת מעגלית שהתאחדה ויצרה את כוכבי הלכת.
הודות להתפתחות הטלסקופים המודרניים, אסטרונומים הצליחו לחקור מערכות כוכבים אחרות כדי לבחון השערה זו. לרוע המזל, ברוב המקרים, האסטרונומים הצליחו רק לראות טבעות פסולת סביב כוכבים עם רמזים לכוכבי לכת בהיווצרותם. רק לאחרונה הצליח צוות אסטרונומים אירופאים לתפוס דימוי של כוכב לכת שזה עתה נולד ובכך הוכיח כי טבעות פסולת הן אכן מקום הולדתן של כוכבי לכת.
המחקר של הצוות הופיע בשני מאמרים שפורסמו לאחרונה ב אסטרונומיה ואסטרופיסיקה, תחת הכותרת "גילוי בן לוויה פלנטרי-המוני בתוך הפער של דיסק המעבר סביב PDS 70" ו- "אפיון אורביטאלי ואווירה של כדור הארץ בתוך הפער של דיסק המעבר PDS 70." הצוות שעומד מאחורי שני המחקרים כלל חבר ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה (MPIA) וכן מספר מצפים ומצבים אוניברסיטאים.
לצורך המחקר, הצוותים בחרו ב- PDS 70b, כוכב לכת שהתגלה במרחק של 22 יחידות אסטרונומיות מכוכב המארח שלו ואשר האמין שהוא גוף שהוקם לאחרונה. במחקר הראשון - אותו הובילה מרים קפלר ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה - הצוות הצביע כיצד חקרו את הדיסק הפרוטופלאטרי סביב הכוכב PDS 70.
PDS 70 הוא כוכב T טאורי בממוצע נמוך הממוקם בכוכב הקנטאורוס, כ -370 שנות אור מכדור הארץ. מחקר זה בוצע באמצעות תמונות ארכיון בלהקה כמעט אינפרא אדום שצולמה על ידי מכשיר ה- Spectro-Polarimetric בניגודיות גבוהה Exoplanet REsearch (SPHERE) במכשיר הטלסקופ הגדול מאוד של ESO (VLT) והדימוי הקורנו-פרסי כמעט-אינפרא-אדום בטלסקופ ג'מיני דרום. .
באמצעות מכשירים אלה ביצע הצוות את הגילוי החזק הראשון של כוכב לכת צעיר (PDS 70b), המסתובב בתוך פער בדיסק הפרוטופלאטרי של הכוכב שלו, ונמצא כשלושה מיליארד ק"מ (1.86 מיליארד מיילים) מהכוכב המרכזי שלו - בערך באותו המרחק בין אורנוס והשמש. במחקר השני, בראשות אנדרה מולר (גם הוא מ- MPIA), הצוות מתאר כיצד השתמשו במכשיר SPHERE כדי למדוד את בהירות כדור הארץ באורכי גל שונים.
מכאן הם הצליחו לקבוע ש- PDS 70b הוא ענק גז שיש בו כתשעה מסות צדק וטמפרטורת שטח של כ- 1000 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו לסופר-צדק חם במיוחד. על הכוכב להיות צעיר מכוכבו המארח, וכנראה שהוא עדיין צומח. הנתונים גם הצביעו על כך שכוכב הלכת מוקף בעננים המשנים את הקרינה הנפלטת מהליבה הפלנטרית והאווירה שלו.
בזכות המכשירים המתקדמים שבהם נעשה שימוש הצוות הצליח להשיג תמונה של כדור הארץ ומערכתו. כפי שניתן לראות מהתמונה (פורסמה בחלקו העליון) ומהסרטון למטה, הכוכב גלוי כנקודה בהירה מימין למרכז התמונה המושחרת. אזור חשוך זה נובע מקונגונרף, שחוסם את האור מהכוכב כך שהצוות יוכל לגלות את בן הלוויה הרפה יותר.
כפי שהסבירה מרים קפלר, סטודנטית לדוקטורט ב- MPIA, בהצהרת העיתונאים האחרונה של ESO:
"הדיסקים האלה סביב כוכבים צעירים הם מקומות לידה של כוכבי לכת, אך עד כה רק קומץ תצפיות גילו רמזים לכוכבי לכת תינוק בהם. הבעיה היא שעד כה, רוב המועמדים בכוכב לכת אלה היו יכולים להיות תכונות בדיסק. "
בנוסף לאיתור כוכב הלכת הצעיר, צוותי המחקר ציינו כי הוא פיסל את הדיסק הפרוטו-פלנטרי המקיף את הכוכב. בעיקרו של דבר, מסלול הפלנטה התחקה אחר חור ענק במרכז הדיסק לאחר שצבר ממנו חומר. המשמעות היא ש- PDS 70 ב עדיין נמצא בסביבת מקום הלידה שלו, סביר להניח שהוא עדיין צובר חומר וימשיך לצמוח ולהשתנות.
במשך עשרות שנים האסטרונומים היו מודעים לפערים אלה בדיסק הפרוט-פלנטרי ומשערים שהם הופקו על ידי כוכב לכת. כעת יש להם סוף סוף את הראיות התומכות בתיאוריה זו. כפי שהסביר אנדרה מולר:
“תוצאותיו של קפלר נותנות לנו חלון חדש אל השלבים המוקדמים והמורכב של האבולוציה הפלנטרית. היינו צריכים לצפות בכוכב לכת בדיסק של כוכב צעיר כדי להבין באמת את התהליכים שמאחורי היווצרות כדור הארץ.“
מחקרים אלה יהוו לטובת האסטרונומים, במיוחד כשמדובר במודלים תיאורטיים של התפתחות והתפתחות כדור הארץ. על ידי קביעת התכונות האטמוספריות והפיזיות של כוכב הלכת, האסטרונומים הצליחו לבדוק היבטים מרכזיים בהיפותזה הערפילית. הגילוי של כוכב הלכת הצעיר הזה, המכוסה באבק, לא היה יכול להיות אלמלא יכולותיו של מכשיר ה- SPHERE של ESO.
מכשיר זה חוקר exoplanets ודיסקים סביב כוכבים סמוכים בטכניקה המכונה הדמיה עם ניגודיות גבוהה, אך מסתמך גם על אסטרטגיות מתקדמות וטכניקות עיבוד נתונים. בנוסף לחסימת האור מכוכב עם פסקה, SPHERE מסוגלת לסנן את האותות של בני לוויה פלנטריים קלושים סביב כוכבים צעירים בוהקים באורכי גל ובתקופות מרובות.
כפי שאמר פרופ 'תומס הנינג - המנהל ב- MPIA, החוקר השותף הגרמני של מכשיר ה- SPHERE, וסופר בכיר בשני המחקרים - בהודעה לעיתונות של ה- MPIA לאחרונה
"לאחר עשר שנים של פיתוח מכשירים אסטרונומיים חדשים וחזקים כמו SPHERE, תגלית זו מראה לנו שאנחנו סוף סוף מסוגלים למצוא וללמוד כוכבי לכת בזמן היווצרותם. זו הגשמת חלום מוערך ארוך. "
תצפיות עתידיות על מערכת זו יאפשרו גם לאסטרונומים לבדוק היבטים אחרים של מודלים להיווצרות כדור הארץ וללמוד על ההיסטוריה המוקדמת של מערכות פלנטאריות. נתונים אלה גם יעברו דרך ארוכה לקביעת האופן בו מערכת השמש שלנו התגבשה והתפתחה במהלך ההיסטוריה המוקדמת שלה.
