הסבר: כיצד למצוא כוכב לכת

רק לפני שני עשורים הוכרזה גילויו של כוכב הלכת הראשון המקיף כוכב דמוי שמש אחר, ונכנסנו ל'עידן כוכבי הלכת'. בשנים שלאחר מכן נמצאו עוד כוכבי לכת כאלה. תחילה בטפטוף, אחר כך במבול.

הצמיחה הנפיצה הזו הגיעה לשיאה בהכרזה מדהימה במאי הקרוב מה-קפלרצוות מדע.עוד 1,284 כוכבי לכת אקסופלנטיםנוספו לקטלוג. כתוצאה מכך,יותר מ-3,000 עולמות אחריםנמצאו כעת.

למרות ההצלחות הללו, קשה למצוא כוכבי לכת. למעט יוצאים מן הכלל, איננו יכולים לראות אותם ישירות. אפילו עם הטלסקופים הגדולים והחזקים ביותר, הם נשארים אבודים בבוהק של הכוכבים המארחים שלהם. במקום זאת, אסטרונומים חייבים להפוך לבלשים ולחפש רמזים שחושפים את נוכחותם של עולמות בלתי נראים.

מצא לי כוכב לכת: כוכבים מתנדנדים

רוב כוכבי הלכת שנמצאו עד כה התגלו בשתי שיטות מפתח: או צפייה בכוכבים כדי לראות אם הם מתנודדים, או לראות אם הם קורצים. במהלך העשור הראשון של עידן כוכבי הלכת, הטכניקה המוצלחת ביותר הייתה שיטת המהירות הרדיאלית.

כאן, אסטרונומים לוקחים את האור מכוכב ומפרקים אותו לצבעים המרכיבים אותו. על פני הספקטרום הזה יש קווים כהים, שהם טביעות האצבע של האטומים והמולקולות המרכיבות את האטמוספירה החיצונית של הכוכב. מיקומם של קווי ספיגה אלו ידועים בדיוק רב וחייבים להתרחש באורך גל מסוים.

עם זאת, אם הכוכב נע לעברנו, אנו רואים שהקווים מוזזים מעט בכחול, ואם הוא מתרחק, מוזזים באדום. ככל שהתנועה מהירה יותר, כך ההסטה גדולה יותר. זה נותן לנו כלי שבאמצעותו נוכל למצוא כוכבי לכת.

אם לכוכב יש בן לוויה (בין אם זה כוכב לכת, ננס חום או כוכב), השניים יקיפו את מרכז המסה המשותף שלהם. החפץ הגדול יותר יעבור את המסלול הקצר יותר, והקטן יותר, ארוך יותר.

אז כוכב עם בן לוויה ינוע קדימה ואחורה, עם תנודה אחת מלאה לכל מסלול. מכיוון שהכוכב והמלווה נמצאים בצדדים מנוגדים של מרכז המסה שלהם, תקופת הנדנוד של הכוכב היא הזמן שלוקח לבן זוגו להשלים מעגל אחד.

ככל שהמסלול של המלווה קרוב יותר, התקופה שלו תהיה קצרה יותר, והתנודה תהיה מהירה יותר. ככל שהמלווה מסיבי יותר, משרעת הנדנוד גדולה יותר. אז על ידי מעקב אחר נדנוד של כוכב, נוכל לקבוע את תקופת המסלול והמרחק של כוכב לכת, ולקבל אומדן של המסה שלו.

כמובן, זה לא ללא מגבלות. משטחי הכוכבים סוערים, עולים ושוקעים כמו מים רותחים, ולוקים בכתמים ופגמים. אלה מכניסים רעש לספקטרום, ולעתים קרובות מסווים את האותות הזעירים של כל תנודה המושרה על ידי כוכב לכת.

והתנודות האלה קטנות. כדי שצופה חייזרי יזהה את כדור הארץ, הם יצטרכו להיות מסוגלים למדוד את מהירות השמש המשתנה בקצת פחות מ-10 ס"מ לשנייה (0.1 מטר לשנייה), במהלך שנה. חם, לעומת זאת, יגרום לתנודה גדולה בהרבה על כוכב דמוי שמש של יותר מ-50 מטר לשנייה.

כדי להחמיר את המצב, ככל שתקופת המסלול ארוכה יותר, כך הם יצטרכו להתבונן זמן רב יותר כדי ללכוד לפחות נדנוד מלא אחד, כדי להיות בטוחים שיש להם כוכב לכת. מסיבה זו, טכניקת המהירות הרדיאלית דורשת צריבה איטית, בעקבות כמה כוכבים בודדים כדי לצפות בתנודות שיכולות לקחת שנים או עשרות שנים.

מצא לי כוכב לכת: כוכבים קורצים

בשנים האחרונות השתלטה שיטת המעבר כאמצעי המוצלח ביותר למציאת כוכבי לכת אקסופלנטים. כאן, אסטרונומים עוקבים בקפידה אחר בהירותם של אלפי כוכבים, ומחפשים את הקריצה המתרחשת אם כוכב לכת עובר ישירות בין הכוכב המארח שלו לבינינו.

מעבר יתרחש רק אם הכיוון של מסלול כוכב הלכת הוא בדיוק נכון, מה שגורם לו לעבור מול הכוכב שלו בכל מסלול. ככל שכוכב הלכת קרוב יותר לכוכב שלו, כך גדל הסיכוי שתצורה מושלמת זו תהיה. כתוצאה מכך, טכניקה זו מוטה למציאת כוכבי לכת בתקופות קצרות.

למרות החסר הזה, השיטה הייתה פרודוקטיבית מאוד, עם יותר מ-2,500 כוכבי לכת שהתגלו עד היום.

כמו בתצפיות במהירות רדיאלית, טכניקת המעבר מאפשרת לנו ללמוד מעט על כוכבי הלכת שהיא חושפת. על ידי התבוננות במעברים מרובים, נוכל לקבוע את תקופת מסלולו של כוכב לכת ובכך את המרחק שלו מהמארח שלו.

על ידי מדידת חלק האור של המארח שנחסם במהלך מעבר, נוכל לקבוע את גודלו הפיזי של כוכב הלכת (ביחס לכוכב). כוכבי לכת גדולים יותר חוסמים יותר אור מאשר כוכבי לכת קטנים.

מסיבה זו, הטכניקה מוטה גם למציאת כוכבי לכת גדולים יותר - קל יותר לזהות את המעברים שלהם מול רעש הפעילות של הכוכב.

אנו יכולים גם לקבוע, מהמעברים, את הטיית מסלול כוכב הלכת ועד לקו הראייה שלנו. זה שימושי במיוחד אם ברצוננו לעקוב אחר התגלית כדי ללמוד עוד על כדור הארץ באמצעים אחרים.

קריצות ונדנודות: 97 אחוז. מה לגבי 3 האחוזים האחרים?

שלכמעט 3,300 כוכבי לכת אקזו-כוכבים הידועים עד היום על ידי נאס"א, 3,170 נמצאו בטכניקת המהירות הרדיאלית או המעבר. אבל מה עם האחרים?

בעוד שטכניקת המהירות הרדיאלית ושיטת המעבר שלטו בגילוי כוכבי לכת, הם לא הכלים היחידים שנעשה בהם שימוש. 3 האחוזים האחרים מכוכבי הלכת המוכרים נמצאו במגוון אמצעים שונים, החל מהדמיה ישירה ועד שימוש באחת מהמוזרויות של.

החיפוש אחר כוכבי לכת סביב מערכות כוכבים אחרות נמשך כבר עשרות שנים והתוצאות מגיעות כעת עבותות ומהר. סדרה זו תבחן כמה מהטכניקות שבהן משתמשים אסטרונומים כדי למצוא כוכבי לכת אלה. במאמר הבא שלנו, נתאר שיטות אחרות שעזרו להשלים את קטלוג כוכבי הלכת הנוכחי שלנו, כמו גם לדון בעתיד החיפוש שלנו אחר עולמות אחרים.

ג'וני הורנר, עמית המחקר הבכיר של סגן הקנצלר,אוניברסיטת דרום קווינסלנדוברט אדיסון, פוסט-דוקטורט אסטרופיזיקאי,אוניברסיטת מיסיסיפי סטייט.

מאמר זה פורסם במקור על ידיהשיחה. קרא אתמאמר מקורי.