חם יותר מהשמש: התגלה ננס חום לוהט במיוחד במרחק של כ-1,400 שנות אור מאיתנו

בין כל כוכבי-הלכת שאפשר למצוא מחוץ למערכת השמש, יש טיפוס אחד לוהט במיוחד המכונה "צדק חם". בממדיו ובהרכבו, הוא מזכיר את כוכב-הלכת צדק, אבל בניגוד לצדק שלנו שהוא טיפוס צונן למדי המקיף את השמש אחת ל-12 שנה – הגרסאות החמות שלו קרובות הרבה יותר לשמשות שלהן ומשלימות הקפה סביבן מדי כמה ימים ואף שעות. היכולת לצפות בצדקים חמים מוגבלת ביותר בשל האור המסנוור שפולטות השמשות שלהם, אבל באחרונה חשף צוות מחקר בהובלת ד"ר נעמה חלקון, חוקרת בתר-דוקטוריאלית במכון ויצמן למדע, עצם דמוי צדק חם לוהט במיוחד עם טמפרטורה הגבוהה בכ-2,000 מעלות מזו של פני השמש שלנו. הממצאים המתפרסמים היום בכתב-העת המדעי Nature Astronomy צפויים להעמיק את ההבנה של התפתחות כוכבים וכוכבי-לכת בתנאי קרינה קיצוניים.

"זיהינו למעשה מערכת המורכבת משני גופים שמימיים במרחק של כ-1,400 שנות אור מאיתנו ובתוכה ננס חום בעל תכונות הדומות לאלו של צדק חם", אומרת ד"ר חלקון מקבוצתו של ד"ר שגיא בן-עמי במחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה. התצפית התאפשרה מכיוון שה"שמש" במערכת הזוגית שהתגלתה חיוורת פי 10,000 בהשוואה לכוכב שמש ממוצע. "נתוני פתיחה אלה הופכים את המערכת הזוגית שגילינו למעבדה אידאלית לחקר התנאים הקיצוניים השוררים בצדקים חמים". הנתונים הספקטרוסקופיים על המערכת הזוגית התקבלו מ"הטלסקופ הגדול מאוד" –  מערך טלסקופים אופטיים בצ'ילה שמפעיל המצפה האירופי הדרומי.

הננס הלבן והכוכב הכושל: סיפור אהבה

המערכת שגילו ד"ר חלקון ועמיתיה מורכבת משני ננסים: "ננס לבן" שהינו שריד של כוכב דמוי-שמש, ו"ננס חום" – גוף שמסתו גדולה מכוכב-לכת, אך קטנה מזו של כוכב – אשר מקיף את הננס הלבן. ננסים חומים מכונים לעיתים גם "כוכבים כושלים", שכן מסתם אינה גדולה מספיק להיתוך מימן – התהליך שבאמצעותו מייצרים כוכבים את האנרגיה שלהם. תיוג זה עלול להקנות את הרושם שמדובר בגוף שברירי למדי, רחוק מכך: "כוח הכבידה של כוכבים עלול לפרק גופים הנמצאים קרוב מדי אליהם, אבל ננסים חומים הם עצמים די דחוסים: ממדיו של הננס החום שגילינו אולי דומים לצדק, אבל מסתו גדולה פי 80", מסבירה ד"ר חלקון. "כך הוא מצליח לא רק לשרוד את משיכת הננס הלבן, אלא אף לטפח עימו זוגיות יציבה".

כאשר כוכב-לכת נע בקרבת השמש שלו, כוחות הכבידה שלה – הפועלים באופן שונה על צידו הקרוב וצידו הרחוק – עשויים לגרום לזמן הקפת השמש להסתנכרן עם משך הסיבוב העצמי שלו. תופעה זאת, הקרויה "נעילת גאות", גורמת לכך שכוכב-הלכת מפנה תמיד את אותו הצד לשמש, בדומה לצידו ה"אפל" של הירח – הצד שאנחנו לא רואים מכדור-הארץ. נעילת גאות יכולה להוביל להבדלי טמפרטורה אדירים בין הצד הגלוי לצד המוסתר, שכן הוא חשוף פחות לקרינה הבוקעת מהשמש.

באמצעות ניתוח עוצמת האור שפלטה המערכת הזוגית, חישבו המדענים את טמפרטורת פני-השטח של הננס החום על שני צדדיו: בעוד הטמפרטורה בצידו האפל היתה בין 1,000 ל-2,700 מעלות צלזיוס "בלבד", בצד החשוף זיהו המדענים טווח טמפרטורות של כ-9,500-7,000 מעלות צלזיוס – לוהט יותר מכל כוכב-לכת ענק המוכר לנו וחם כמו שמשות גדולות פי שניים מזו שלנו.

""יש לאסטרופיסיקאים הבנה לא רעה של כוכבים בודדים, אבל אנחנו יודעים הרבה פחות על כוכבים במערכות זוגיות"

"מיליון שנה בלבד לאחר היווצרות הננס הלבן במערכת הזוגית שגילינו – הרף עין במונחים אסטרונומיים –  קיבלנו הצצה נדירה למערכת כוכבים מסוג זה", אומרת ד"ר חלקון. "יש לאסטרופיסיקאים הבנה לא רעה של אופן התפתחותם של כוכבים בודדים, אבל אנחנו יודעים הרבה פחות על האופן שבו מתפתחים כוכבים במערכות זוגיות". תצפיות עתידיות של המערכת החדשה – למשל באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א שביכולתו לצפות בתחום התת-אדום וכך לאפשר לראות את הננס החום ישירות – יסייעו לחשוף כיצד תנאי קרינה קיצוניים משפיעים על אטמוספרות ויאפשרו להבין טוב יותר את המנגנונים השולטים בכוכבי-לכת מחוץ למערכת השמש.

במחקר השתתפו גם פרופ' דן מעוז מאוניברסיטת תל-אביב, ד"ר אלינה ג. איסטרטה ופרופ' חייס נלמנס מאוניברסיטת ראדבאוט, הולנד; פרופ' קרלס בדנס מאוניברסיטת פיטסבורג, ארה"ב; ד"ר אלמה ברידט מאוניברסיטת קיימברידג', בריטניה; פרופ' בוריס ט. גנסיקה ופרופ' תומס ר. מארש המנוח מאוניברסיטת ווריק, בריטניה; פרופ' סאורב וו. ג'ה מאוניברסיטת ראטגרס, ארה"ב; פרופ' ברונו לייבונדגוט וד"ר פרדיננדו פטאט מהמצפה האירופי הדרומי; ד"ר פיליפו מנוצ'י מהמכון הלאומי לאסטרופיסיקה, איטליה; ופרופ' אלברטו רבסה-מנסרגאס מהאוניברסיטה הפוליטכנית בקטלוניה, ספרד.