'צדק צעיר' 51 ארידאני ב: מדוע הדמיה ישירה של כוכב לכת הוא כוכב גדול (Kavli Q+A)

כוכב לכת אקס ב

עיבוד אמנותי של כוכב הלכת דמוי צדק, 51 Eri b, שנראה באור הכמעט אינפרא אדום המראה את השכבות החמות עמוק באטמוספירה שלו זוהרות מבעד לעננים. בגלל גילו הצעיר, בן דודו הצעיר הזה של צדק שלנו עדיין חם ונושא מידע על הדרך בה נוצר לפני 20 מיליון שנה. (אשראי תמונה: Danielle Futselaar & Franck Marchis, מכון SETI)

אדם חדאזי, סופר ועורך בקרן קאבלי, תרם מאמר זהקולות המומחים של demokratija.eu: עדכון ותובנות.

אסטרונומים ריגלו עולם חייזרים חדש, 51 Eridani b, שלדעתם מזכיר בצדק צעיר. עם מסה רק כפולה מזה של כוכב המלך של מערכת השמש שלנו, 51 Eridani b עומד אולי ככוכב הלכת הקר והקטן ביותר שאי פעם צולם ישירות. יתרה מכך, הוא נושא את החתימות האקס -פלנטריות החזקות ביותר עד כה על מתאן הגז, הבולט באטמוספירה של צדק.

51 Eridani b הוא העולם הראשון שהתגלה באמצעות Gemini Planet Imager, פרויקט בינלאומי בהובלת ברוס מקינטוש מה- מכון קוולי לאסטרופיזיקה וקוסמולוגיה של חלקיקים (KIPAC) באוניברסיטת סטנפורד. התוצאות מופיעות היום בכתב העת Science ובכתבת החדשות של סטנפורד 'אסטרונומים מגלים' כוכב לכת צעיר 'כוכב לכת.' [ מצאתי! 'צדק צעיר', כוכב הלכת הקטן ביותר שנראה ישירות על ידי טלסקופ]

הרכוב על טלסקופ דרום תאומים בן 8 מטרים בצ'ילה, החל הדמוי לחפש כוכבי לכת ענקיים המקיפים 600 כוכבים צעירים בנובמבר 2014. בדצמבר, 51 ארידאני ב הופיע סביב כוכב במרחק של כ -100 שנות אור משם. העולם החדש חוגג סביב כוכב האם שלו במרחק קצת יותר רחוק מזה של שבתאי סביב השמש שלנו. בסך הכל כוכב הלכת והכוכב שלו צעירים רק 20 מיליון שנה-תרנגולות אביב בהשוואה למערכת השמש בת 4.6 מיליארד שנים שלנו.

בגלל נעוריו, 51 ארידאני ב מתחמם בטמפרטורה של 800 מעלות צלזיוס (427 מעלות צלזיוס), אך הוא עדיין זוהר פי שלושה מיליון פעמים פחות ממארח ​​הכוכבים שלו. ה- Imager תוכנן במיוחד לאתר כוכבי לכת מהשורה על ידי הפרדת אורם הקלוש מהבוהק המדהים של כוכביהם המארחים, ובכך להציע מבט חושפני לאחור לתקופות המוקדמות והעכורות של היווצרות כוכבי לכת.

ברוס מקינטוש

ברוס מקינטוש(קרדיט תמונה: ברוס מקינטוש, אוניברסיטת סטנפורד, מכון קאבלי)

קרן קאבלי שוחחה עם מקינטוש על 51 Eridani b וכיצד היא יכולה לענות על שאלות מרכזיות בנוגע להופעת העולמות.

להלן תמליל ערוך של הדיון ולמשתתפיו ניתנה ההזדמנות לתקן או לערוך את דבריהם.

יסוד קאבלי:אסטרונומים כבר זיהו מאות כוכבי לכת דמויי צדק וראו ישירות מספר כוכבי לכת צעירים, לוהטים וזוהרים כמו 51 Eridani b. אז מה הופך את הכוכב הספציפי הזה לכל כך מעניין?

ברוס מקינטוש:רוב כוכבי הלכת שצולמו בעבר נראים קצת כמו כוכבים, ואילו 51 Eridani b נראה כמו כוכב לכת. ל- Imager יש ספקטרוגרף המפריד את האור החוצה לצבעיו המרכיבים, והספקטרום המכונה נושאים סממנים של היסודות הכימיים באטמוספירה של כוכב הלכת. ספקטרום האור מ- 51 Eridani b דומה לזה של צדק באופן שעד כה אין לאף ספקטרום של כוכב לכת בגלל החתימות החזקות של מתאן.

TKF:מה עבר לך בראש כשהתכונות האלה דמויי כוכב לכת של 51 Eridani b התבררו?

B.M .:תמיד יש שלב קצר של 'מה עשינו לא בסדר?' ו'זה לא יכול להיות אמיתי! ' לאחר שחלף, הגילוי היה די מרגש כי זה באמת מה שגרם ל- Gemini Planet Imager לעשות. ראינו את כוכב הלכת הראשון שלנו, יחסית, בעל מסה נמוכה.

כוכב הלכת 51 Eridani b, עולם בן 20 מיליון שנה בלבד ועדיין לוהט מיצירתו, צולם במערכת השמש 96 שנות אור מכדור הארץ. למד הכל על 51 Eridani b באינפוגרפיקה המלאה שלנו.

כוכב הלכת 51 Eridani b, עולם בן 20 מיליון שנה בלבד ועדיין לוהט מיצירתו, צולם במערכת השמש 96 שנות אור מכדור הארץ. למד הכל על 51 Eridani b באינפוגרפיקה המלאה שלנו.(קרדיט תמונה: מאת קארל טייט, אמן האינפוגרפיקה)

TKF:כיצד איפשר תגלית הפלנט של ג'מיני להפוך את הגילוי הזה לאפשרי?

B.M .:המכשירים האסטרונומיים שציירו עד כה בהצלחה מספר כוכבי לכת לא ממש בנויים למשימה. אלה היו מצלמות למטרות כלליות שנועדו להסתכל על גלקסיות. אף אחד לא חשב שהם ממש ישמשו אותם לחקר כוכבי לכת אקס -פלנטיים!

ה- Gemini Planet Imager נבנה מהיסוד רק כדי לזהות כוכבי לכת חוץ -שמשיים. יש לו מסכות מיוחדות לחסימת אור מכוכבי הורה שאחרת היו מציפים את כוכבי הלכת העמומים יחסית שלהם. יש לה מערכת 'אופטיקה אדפטיבית' עוצמתית שיכולה להפחית את ההשפעות של טשטוש התמונה מטורבול האטמוספירה טוב יותר מקודמותיה. ויש לו מראות שהיו מלוטשות במיוחד במארז גדול ונקי, כך שאין עליהן כתמי אבק שעלולים לטעות בכוכבי לכת.

חיברת את כל הגורמים הללו וה- Gemini Planet Imager רגיש פי חמישה עד פי עשר מקודמיו. הרגישות הזו אפשרה לנו לבחור 51 Eridani b.

TKF:מהן מטרות המחקר שלך עם Gemini Planet Imager?

B.M .:המטרה ברמה העליונה היא להבין את התהליכים היוצרים כוכבי לכת. לאסטרונומים יש בעיה מכיוון שרבים מתגליות כוכבי הלכת האקס -פלנטות הפכו את התיאוריות הישנות של היווצרות כוכבי לכת. התיאוריות הישנות היו ממש טובות בהסבר כיצד נוצרת מערכת השמש שלנו, וכך חשבנו שאנשים אחרים ייראו. אך כעת אנו יודעים שמערכת השמש שלנו אינה אופיינית אפילו מרחוק.

לכן חשוב ש- Gemini Planet Imager יוכל לראות כוכבי לכת גדולים בגודל צדק בחלקים החיצוניים של מערכות השמש ולבצע ספקטרוסקופיה על כוכבי הלכת הללו כדי לראות ממה הם עשויים. מתוך מדידות אלה, אנו יכולים לקבל כמה רמזים כיצד נוצרו כוכבי הלכת הללו.

אנחנו בעידן הזה שבו ספרנו הרבה כוכבי לכת , אבל עלינו להתחיל לאפיין אותם. בשביל זה נועד GPI.

אמן

TKF:כיצד תגלית 51 Eridani b תעזור לענות על השאלות הגדולות בנוגע להיווצרות כוכבי לכת?

B.M .:51 Eridani b הרבה יותר עמום וקריר משאר כוכבי הלכת הצעירים והזוהרים שראינו. האווירה שלה באמת השתנתה ממצב כמעט דמוי כוכב שנשלט על ידי עננים ענקיים וזוהרים של מתכת או אבק נוזליים. 51 לארידאני ב התקרר מספיק עד שנוצרה כמות עצומה של מתאן באטמוספירה שלו, שלא יכולה להתרחש באטמוספירה של כוכב. מתאן הוא מה שציפינו לראות בכוכבי לכת מכיוון שצדק מלא בו.

51 ארידאני ב הוא כל כך צעיר, שהוא למעשה 'זוכר' את היווצרותו במובן מסוים. התנאים של כל תהליך שעשו אותו לא נמחקו בזמן. הטמפרטורה, גודלו ומסתו תלויים בשאלה האם הוא נוצר באופן בו אנו חושבים שצדק נוצר בתהליך איטי, צעד אחר צעד, או אולי בתהליך קריסה פתאומי הרבה יותר מהיר ושונה מאוד. איננו יכולים באמת לומר מי מהם נכון כרגע, אך ככל שנלמד אותו יותר נוכל.

אם אתה

אם אתה מומחה אקטואלי-חוקר, מנהיג עסקי, סופר או חדשני-ורוצה לתרום קטע מפותח, שלח לנו כאן דוא'ל .(אשראי תמונה: demokratija.eu)

TKF: המודל לאופן שבו נוצר צדק מכונה 'התחלה קרה'. זהו בעצם תהליך מלמטה למעלה, שבו פיסות אבק מצטברות לאובייקט פלנטרי גדול יותר. המודל האלטרנטיבי הוא 'התחלה חמה', או מלמעלה למטה, שבו ענן גז ענק וקר מתמוטט לפתע לכוכב חם ויילוד. כיצד יכול גילוי 51 Eridani b לסייע לאסטרופיזיקאים למיין איזה מודל נכון או לפחות נפוץ יותר?

B.M .:תהליך 'התחלה חמה' מצוין ביצירת כוכבי לכת ענקיים, אך זה נורא ביצירת כדור הארץ. תהליך 'התחלה קרה', לעומת זאת, הוא די טוב ביצירת כוכבי לכת על פני מגוון רחב של המונים, החל מענקים כמו צדק, שיש לו יותר מפי 300 ממסת כדור הארץ, ועד עולמות בגודל כדור הארץ. עם זאת, הבעיה בדגמי ההתחלה הקרה שלדעתנו יצרו את צדק היא שהם פועלים רק על פני מקומות צרים למדי בתוך מערכת סולארית. הם לא יכולים לפעול קרוב מאוד לכוכב או רחוקים מאוד מכוכב - שניהם מקומות שבהם אנו יודעים שיש הרבה כוכבי לכת. גילוי העולמות האלה הוא מה שגרם לאנשים להמציא מלכתחילה מודלים לגיבוש התחלות חמות. אולם מודלים אלה לא אושרו מבחינה תצפיתתית. אין שום הוכחה עבורם עד כה. עם 51 Eridani b, יהיה ממש נחמד לאשר עם איזה דגם הוא תואם.

TKF:כיצד תבין מה מקור 51 Eridani b?

B.M .:לאחר מכן, נרצה למדוד את מסלולו של Eridani b 51 ולקחת ספקטרום מפורט יותר כדי לחשוף את הכימיה האטמוספרית שלו. אנחנו באמת רוצים לדעת את היחס בין היסודות הכבדים יותר, פחמן או חמצן, לבין היסוד הקל והנפוץ ביותר, מימן, באטמוספירה של 51 Eridani b. מכיוון שצדק נוצר חלקית מחומר מוצק, יש לו פחמן וחמצן נוספים בהשוואה לשמש. אותו תהליך-בנייה מחומר מוצק-הוא האופן שבו אנו חושבים שכדור הארץ נוצר. אם נראה ש- 51 Eridani b משופרת בפחמן ובחמצן, אז היינו יודעים שהוא נוצר כמו שכדור הארץ או צדק עשו זאת.

TKF:האם 51 Eridani b יתפתח להיות דומה יותר לצדק ואולי מערכת השמש שלה תהיה כמו שלנו?

B.M .:כוכב הלכת תמיד יהיה מסיבי יותר מצדק, אך הוא בהחלט יתקרר לטמפרטורות דומות לצדק בעוד כמה מאות מיליוני שנים נוספות. 51 Eridani b קצת יותר רחוק מהכוכב שלו כי צדק מהשמש, ואין זה סביר שהוא אי פעם יעבור פנימה למרחק יותר דמוי צדק. עם זאת, זה בהחלט נכון שלמערכת השמש הזו יש את ה'חדר 'לכדור הארץ. היא אחת מתוך קומץ מערכות סולאריות שיכולות להידמות לשלנו ועם תצפיות עתידיות, יום אחד עלינו לדעת את התשובה.

עקוב אחר כל הנושאים והוויכוחים של קולות המומחים - והפך חלק מהדיון - הלאה פייסבוק , טוויטר ו Google+ . הדעות המובאות הן של המחבר ואינן משקפות בהכרח את דעותיו של המוציא לאור. גרסה זו של המאמר פורסמה במקור ב- demokratija.eu.