במרחק של 370 שנות אור מאיתנו, מערכת סולארית מייצרת כוכבי לכת לתינוקות. הכוכב במרכז כל זה צעיר, רק כבן 6 מיליון שנה. ותינוקותיה הם שני כוכבי לכת עצומים, ככל הנראה שניהם ענקי גז, הנקים על חומר גזי מהדיסק העגמומי של הכוכב.
הכוכב המארח במערכת זו נקרא PDS 70. PDS 70 מעט קטן ופחות מאסיבי מהשמש שלנו, ועדיין מאמין את החומר עצמו. הכוכב הצעיר הזה הוא כוכב T טאורי, מה שבעצם אומר שהם צעירים מאוד ופשוט מתחילים בחיים. מכיוון שהוא כה צעיר, כוכבי לכת עדיין נמצאים בתהליך של התהוות במסלול סביבו. ולראות את כוכבי הלכת המתהווים שעדיין מתהווים זה משהו שאסטרונומים מתחילים להיות טובים בו עכשיו.
"זוהי הגילוי החד-משמעי הראשון של מערכת דו-פלנטית החולפת פער דיסק."
ג'וליאן ג'ירארד, המכון למדעי טלסקופ החלל.
מה שהופך את התמונות של כוכבי הלכת הצעירים והמתהווים הללו למעניינים הוא שהם עדויות התומכות בתאוריה ארוכת השנים שלנו כיצד נוצרים כוכבי לכת במערכות סולאריות צעירות. תיאוריה זו נקראת ההיפותזה הנבולרית והיא קיימת כבר עשרות שנים, אך ללא הוכחות תצפיות לגבות אותה.
ההשערה הערפילית
כוכבים נוצרים מעננים מסיביים של בעיקר מימן הנקראים עננים מולקולריים. עננים מולקולריים אינם יציבים בכבידה והגז נוטה להתגבש זה בזה. בסופו של דבר, אחד הגושים האלה מתחיל לגלוש בשלג ולהתחזק. תוך כדי כך הענן מתפשט כמו לביבה, ומתחיל להסתובב, וכשהגוש המרכזי הופך צפוף מספיק, הוא מתלקח לכדי היתוך וכוכב נולד. כוכבים רבים נמצאים במערכות בינאריות, כאשר נוצרים שני כוכבים מהענן המולקולרי.
אבל הכוכב במרכז הוא לא הגוש היחיד. גושים אחרים קטנים יותר נוצרים בגז המסתובב והם יכולים להיווצר לכוכבי לכת. כמה מכוכבי הלכת הגזים, כמו צדק ושבתאי במערכת השמש שלנו, יכולים להיות ממש גדולים. (אסטרונומים מתייחסים לפעמים ליופיטר ולסטורן כ"כוכבים כושלים "מכיוון שהם היו בדרך להפוך לכוכבים אך לא ממש הצליחו להגיע לשם.)
אם היית יכול להקפיא את התהליך שם, היית רואה כוכב צעיר במרכז ענן גז שטוח ומסתובב. אבל בגז הייתם רואים פערים בצורת טבעת, שבהם כוכבי לכת עסוקים בסחיטת חומר והופכים, ובכן, לכוכבי לכת. תהליך זה נקרא הסכמה. וזה כבר לא ענן מולקולרי, עכשיו זה נקרא "דיסק פרוט-פלנטרי", מכיוון שהוא צורת דיסק ונוצרים בו כוכבי לכת פרוטו.
וזה בדיוק מה שאסטרונומים אכן רואים.
ראיית כוכבי הלכת בפועל
מה שמגניב בתמונות החדשות האלה הוא שאנחנו לא יכולים לראות רק את הפערים והטבעות שמסמנים נוכחות של כוכב לכת, אנו יכולים לראות כוכבי לכת בפועל עצמם. וזו רק הפעם השנייה שראינו בוודאות מערכת דו-כוכבית שעושה פערים בדיסק. (מערכת ארבעה פלנטות בשם HR 8799 צולמה בשנת 2008.)
"הופתענו מאוד כשמצאנו את הכוכב השני."
סבסטיאן האפרט, סופר מחבר, מצפה הכוכבים של ליידן.
"זוהי הגילוי החד-משמעי הראשון של מערכת דו-פלנטית החולפת פער דיסק", אמר ג'וליאן ג'ירארד ממכון המדע לטלסקופ החלל בבולטימור, מרילנד.
במחקר חדש זה, שפורסם בגיליון 3 ביוני של אסטרונומיה של הטבע, צוות האסטרונומים השתמש בספקטרוגרף MUSE בסרט הטלסקופ הגדול ביותר של מצפה הכוכבים הדרומי של אירופה (VLT).
לראות בתוך דיסק פרוט-פלנטרי זו משימה קשה. לא רק שהכוכב באמת בהיר, שולט בתמונה, אלא שכל הגז והאבק בדיסק יכולים לחסום את האור שמגיע מכוכבי הלכת היוצרים. למכשיר MUSE יש את הכוח למיין את הנעילה על האור שנפלט על ידי המימן בענן, וזה סימן למימן המצטבר לכוכבי לכת שעדיין נוצרים.
"הופתענו מאוד כשמצאנו את הכוכב השני", אמר סבסטיאן האפרט ממצפה הכוכבים ליידן, הסופר הראשי בעיתון.
"עם מתקנים כמו ALMA, האבל או טלסקופים אופטיים גדולים מבוססי קרקע עם אופטיקה אדפטיבית, אנו רואים דיסקים עם טבעות ופערים בכל רחבי העולם. השאלה הגלויה הייתה האם יש שם כוכבי לכת? במקרה זה, התשובה היא כן ", הסביר ג'ירארד.
מה שהצוות הבחין בכוכב לכת בשם PDS 70c. (כוכב לכת אחר באותה מערכת, שנקרא PDS 70b, אותר לראשונה לפני כשנה.)
הכוכב החדש, PDS 70c, נמצא בקרבת הקצה החיצוני של הדיסק, ונמצא כ -3.3 מיליארד מיילים מהכוכב. זה בערך באותו מרחק שנפטון נמצא מהשמש. לאסטרונומים יש רק הערכות ראשוניות לגבי מסת כדור הארץ, אך הם מעריכים כי ה- PDS 70c הוא גדול פי 1 עד 10 מכפי שצדק.
כוכב הלכת שהתגלה בעבר, PDS 70b, נמצא כשני מיליארד מיילים מהכוכב, בערך כמו אורנוס במערכת השמש שלנו. המסה שלו היא פי 4 עד 17 מהמסה של צדק.
עכשיו אנחנו מחכים. לטלסקופ ג'יימס ווב
קבלת תמונות של exoplanets צעירים זה סוג של תאונה משמחת עבור ספקטרוגרף MUSE. המכשיר פותח בתחילה כדי ללמוד גלקסיות ואשכולות כוכבים. אבל כפי שמתברר, זה טוב לאיתור exoplanets בתהליך ההתהוות. והתאונה ההיא סייעה להעביר את ההשערה הערפילית מהשערה לתיאוריה מקובלת.
"מצב תצפית חדש זה פותח כדי ללמוד גלקסיות ואשכולות כוכבים ברזולוציה מרחבית גבוהה יותר. אבל המצב החדש הזה גם הופך אותו מתאים להדמיית exoplanet, שלא היה הנהג המדעי המקורי של מכשיר MUSE, "אמר האפרט.
בעתיד, (העתיד שממשיך להתעכב,) טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) יקדם את המחקר על כוכבי לכת צעירים הנוצרים בדיסקים אלה. ברגע שההמתנה הבלתי נגמרת לאותו טלסקופ חלל מתקדם תסתיים, הכוח שלו אמור לאפשר לאסטרונומים להגיע לאפס באורכי גל ספציפיים מאוד של אור שנפלטים על ידי הצטברות מימן.
זה אומר שמדענים יוכלו למדוד את הטמפרטורה של גז המימן בדיסק, כמו גם את צפיפותו. הידיעה על שני הדברים תעזור לנו להבין באמת איך נוצרים כוכבי לכת ענקיים.
אך לעת עתה, לפחות יש לנו תמונות של כוכבי הלכת, וכאשר אסטרונומים מסתכלים על הגלקסיה ורואים את מערכות הכוכבים הצעירים האלה ואת הפערים בדיסקים, הם יכולים להיות בטוחים שאכן יש כוכבי לכת שם.
