הדיסק הלידה של PDS 70 עם כוכב הלכת החדש PDS 70b (נקודה בהירה מימין). (ESO/A. Müller et al)
אם אפשר היה לסכם את העידן המודרני של האסטרונומיה בכמה מילים, זה כנראה היה "עידן השינויים בפרדיגמות".
הודות לטלסקופים, מכשירים ומכשירים מהדור הבא, אסטרונומים עורכים חקירות מעמיקות יותר על תעלומות קוסמולוגיות, מגלים גילויים ומנפצים דעות קדומות.
זה כולל כיצד נוצרות מערכות של כוכבי לכת סביב כוכבים חדשים, אשר מדענים הסבירו באופן מסורתי באמצעות ההשערת ערפילית. תיאוריה זו קובעת שמערכות כוכבים נוצרות מענני גז ואבק (ערפיליות) שחוות קריסת כבידה, ויוצרות כוכב חדש.
הגז והאבק הנותרים מתמקמים בדיסק פרוטו-פלנטרי סביב הכוכב החדש, שמתלכד בהדרגה ליצירת כוכבי לכת. באופן טבעי, אסטרונומים משערים שהרכב כוכבי הלכת יתאים לזה של הדיסק עצמו.
עם זאת, כאשר בוחנים כוכב לכת שעדיין מתפתח במערכת כוכבים רחוקה, צוות של אסטרונומיםחשף אי התאמהבין הגזים באטמוספירה של כוכב הלכת לאלו שבתוך הדיסק. ממצאים אלה מצביעים על כך שהקשר בין דיסק פרוטו-פלנטרי לכוכבי הלכת שהם יוצרים עשוי להיות מסובך יותר.
הצוות הובל על ידי פוסט דוקטורטצ'י-צ'ון "דינו" הסומההמרכז לחקר ומחקר בינתחומי באסטרופיזיקה(CIERA) באוניברסיטת נורת'ווסטרן.
הוא ועמיתיו הצטרפו חוקרים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech), מאוניברסיטת קליפורניה סן דייגו (UCSD) ומאוניברסיטת קליפורניה לוס אנג'לס (UCLA). העיתון המפרט את הממצאים שלהם, "PDS 70b מציג יחס פחמן לחמצן דמוי כוכב", הופיע לאחרונה במכתבי ה-astrophysical Journal.
עבור המחקר שלהם, הצוות הסתמך עלKeck Planet Imager ו-Characterizer(KPIC), מכשיר חדש ב-מצפה הכוכבים WM Keck, כדי לקבל ספקטרום מ-PDS 70b. כוכב הלכת החיצוני שעדיין מתהווה מקיף כוכב משתנה צעיר (בן 5 מיליון שנה בלבד) הממוקם במרחק של כ-366 שנות אור מכדור הארץ.
זהו היחיד המוכר לאסטרונומים עם פרוטו-כוכבי לכת השוכנים בחלל הדיסקה המקיפה שממנה הם נוצרו, מה שהופך אותו לאידיאלי לחקר היווצרות והתפתחות של כוכבי לכת אקסו-כוכבים בסביבת הלידה שלהם.
ג'ייסון וואנג, עוזר פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה ב-Northwestern שייעץ להסו, הסביר ב-Northwestern Newsהודעה לעיתונות:
"זו מערכת שבה אנו רואים את שני כוכבי הלכת שעדיין נוצרים כמו גם את החומרים מהם הם נוצרו. מחקרים קודמים ניתחו את דיסקית הגז הזו כדי להבין את הרכבו. בפעם הראשונה, הצלחנו למדוד את הרכב הדומם. -יוצר את כוכב הלכת עצמו וראה עד כמה החומרים בכוכב הלכת דומים בהשוואה לחומרים בדיסק."
עד לאחרונה, אסטרונומים לא היו מסוגלים לחקור דיסק פרוטו-פלנטרי ישירות כדי לעקוב אחר לידתם של כוכבי לכת חדשים. עד שרוב כוכבי הלכת החיצוניים ניתנים לצפייה בטלסקופים, הם סיימו להיווצר, ומאז נעלמו הדיסקים הלידה שלהם. התצפיות הללו הן היסטוריות בכך שזו הפעם הראשונה שמדענים השוו מידע מכוכב הלכת החיצוני, הדיסק הלידה שלו והכוכב המארח שלו. עבודתם התאפשרה על ידי טכנולוגיות פוטוניקה חדשות שפותחו במשותף על ידי וואנג עבור הטלסקופים של קק.
טכנולוגיה זו אפשרה להסו ולצוות שלו ללכוד את הספקטרום של PDS 70b ואת המאפיינים הקלושים של המערכת הפלנטרית הצעירה הזו, למרות נוכחותו של כוכב בהיר הרבה יותר. "הכלים החדשים הללו מאפשרים לקחת ספקטרום מפורט באמת של עצמים חלשים לצד עצמים בהירים באמת."אמרוואנג. "מכיוון שהאתגר כאן הוא שיש כוכב לכת ממש חלש ליד כוכב ממש בהיר. קשה לבודד את האור של כוכב הלכת כדי לנתח את האטמוספירה שלו".
הספקטרום שהתקבל חשף נוכחות של פחמן חד חמצני ומים באטמוספירה של PDS 70b. זה אפשר לצוות לחשב את היחס המוסק בין פחמן וחמצן אטמוספרי, שאותו השוו למדידות שדווחו בעבר של גזים בדיסק.
"בהתחלה ציפינו שהיחס בין פחמן לחמצן בכדור הארץ עשוי להיות דומה לדיסק,"אמרHsu. "אבל במקום זאת, מצאנו שהפחמן, ביחס לחמצן, בכוכב הלכת נמוך בהרבה מהיחס בדיסק. זה היה קצת מפתיע, וזה מראה שהתמונה המקובלת שלנו על היווצרות כוכבי הלכת הייתה פשוטה מדי".
כדי להסביר את הפער הזה, הצוות הציע שני הסברים אפשריים. אלה כוללים את האפשרות שייתכן שכוכב הלכת נוצר לפני שהדיסק שלו התעשר בפחמן או שכוכב הלכת גדל בעיקר על ידי ספיגת כמויות גדולות של חומרים מוצקים בנוסף לגזים.
בעוד שהספקטרום מציג רק גזים, הצוות מכיר בכך שחלק מהפחמן והחמצן יכלו להצטבר ממוצקים הכלואים בקרח ובאבק. אמר הסו:
"עבור אסטרופיזיקאים תצפיתיים, תמונה מקובלת אחת של היווצרות כוכב לכת הייתה כנראה פשוטה מדי. לפי התמונה המפושטת הזו, היחס בין גזי הפחמן והחמצן באטמוספירה של כוכב לכת צריך להתאים ליחס בין גזי הפחמן והחמצן בדיסק הלידה שלו - בהנחה ש כוכב הלכת צובר חומרים דרך גזים בדיסק שלו במקום זאת, מצאנו כוכב לכת עם יחס פחמן וחמצן נמוך בהרבה בהשוואה לדיסק שלו התמונה של היווצרות כוכבי לכת הייתה פשוטה מדי."
"אם כדור הארץ היה סופג קרח ואבק באופן מועדף, אז הקרח והאבק הזה היו מתאדים לפני שהם נכנסו לכדור הארץ."הוסיףוואנג.
"אז אולי זה אומר לנו שאנחנו לא יכולים להשוות רק גז מול גז. הרכיבים המוצקים עשויים לעשות הבדל גדול ביחס הפחמן לחמצן".
כדי לחקור את התיאוריות הללו הלאה, הצוות מתכנן להשיג ספקטרום מה-PDS 70c האחר, כוכב הלכת החיצוני הנוסף במערכת.
"על ידי לימוד שני כוכבי הלכת הללו יחד, נוכל להבין את היסטוריית ההיווצרות של המערכת אפילו טוב יותר," Hsuאמר. "אבל, גם, זו רק מערכת אחת. באופן אידיאלי, אנחנו צריכים לזהות יותר מהם כדי להבין טוב יותר כיצד נוצרים כוכבי לכת."
מאמר זה פורסם במקור על ידיהיקום היום. קרא אתמאמר מקורי.
