גילוי הפתעה באטמוספירה של כוכב הלכת החייזר יכול לבטל עשרות שנים של תיאוריית היווצרות כוכבי לכת

כוכב הלכת מרוחק וצעיר PDS 70b מאתגר את החוכמה הרווחת לגבי אופן יצירת כוכבי לכת. (קרדיט תמונה: ESO/A. Müller et al.)

התיאוריות הטובות ביותר של מדענים על איך נוצרים כוכבי לכת עלולות להיות שגויות, כך עולה ממחקר חדש. אסטרונומים חוקרים כוכב לכת שעדיין מתהווה מעבר לנוגילו שההרכב הכימי שלו אינו תואם במלואו לדיסק הגז והאבק המתערבל שממנו הוא נוצר. הממצא מאתגר מודלים סטנדרטיים של היווצרות כוכבי לכת ומרמז שהם עשויים להיות פשטניים מדי, אומרים החוקרים.

כוכב הלכת המתהווה, הנקרא PDS 70b, הוא עולם גדול כמעט פי שלושה מצדק ושוכן כ-400 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים קנטאורוס. זה חלק ממערכת של שני כוכבי לכת - אחד הבודדים הידועים שבהם כוכבי לכת עדיין מתלכדים, מה שמספק סביבה חשובה לאסטרונומים לבחון את הקשר בין כוכבי לכת שזה עתה נולדו לדיסקת הלידה שלהם. PDS 70b מקיף את הכוכב המארח שלו במרחק דומה למסלולו של אורנוס סביב השמש, וקודם לכןתצפיותרמזו שהוא עלול להתקרב לסוף עידן היילוד שלו לאחר צבירת מסה במשך כ-5 מיליון שנים.

בחודש מאי, אסטרונומים השתמשו בטלסקופ Keck II של הוואי כדי לחקור את ההרכב הכימי של PDS 70b, תוך התבוננות בשפע של פחמן חד חמצני ומים. הצוות השתמש במידע זה כדי להסיק כמה פחמן וחמצן נמצאים באטמוספירה של כוכב הלכת - שניים מהיסודות הנפוצים ביותר ביקום שלנו אחרי מימן והליום, ולכן עקבות מפתח של היווצרות כוכב לכת.

על ידי השוואה בין התצפיות הללו לנתונים ארכיוניים על הגזים בדיסק הפרוטו-פלנטרי של המערכת, גילו החוקרים כי האטמוספירה של כוכב הלכת מכילה הרבה פחות פחמן וחמצן מהצפוי. הם תיארו את ממצאיהם ב-aנְיָרפורסם ביום רביעי (18 בדצמבר) ב- Astrophysical Journal Letters.

"זה היה קצת מפתיע, וזה מראה שהתמונה המקובלת שלנו על היווצרות כוכבי הלכת הייתה פשוטה מדי", המחבר הראשי של המחקרChih-Chun Hsu, אסטרופיזיקאי תצפיתי שהוא כיום חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת נורת'ווסטרן באילינוי, אמר בהַצהָרָה.

עלייתם התמוהה של כוכבי לכת

מדענים מאמינים כי כוכבי לכת, כולל אלה שלנו, נוצרים כאשר חלקיקים בדיסק הפרוטו-פלנטרי מתנגשים ונצמדים זה לזה, ובסופו של דבר יוצרים גופים גדולים יותר באמצעות הצטברות. אם זה אכן תהליך אוניברסלי, לכוכבי הלכת צריכים להיות הרכבים כימיים דומים לדיסקים שלהם.

קָשׁוּר:

קבל את התגליות המרתקות ביותר בעולם ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך.

החוקרים מציעים שני תרחישים שיכולים להסביר את הפער שנצפה. ראשית, PDS 70b יכול היה לשלב את רוב הפחמן והחמצן שלו לא ישירות מהגז בדיסק הפרו-פלנטרי אלא מחומר מוצק כמו קרח ואבק, שהיו מכילים פחמן וחמצן כלואים.

לאחרונה תצפיותממערכות פלנטריות אחרות עולה כי תהליך כזה אפשרי ויכול להשפיע על ההרכב הכימי של כוכבי לכת מתחילים. אם PDS 70b הלך באותו מסלול, "שהקרח והאבק היו מתאדים לפני שהם נכנסו לכוכב הלכת", מחבר המחקרג'ייסון וואנג, עוזר פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת נורת'ווסטרן, אמר בהצהרה. "אז אולי זה אומר לנו שאנחנו לא יכולים להשוות רק גז מול גז - הרכיבים המוצקים עשויים לעשות הבדל גדול ביחס הפחמן לחמצן."

לחלופין, ייתכן שהדיסק הפרוטו-פלנטרי התעשר בפחמן לאחרונה, כמו אחרמודלים של היווצרות כוכבי לכת מנבאים. הנתונים הקיימים על המערכת אינם מספיקים כדי להבחין בין שתי האפשרויות הללו, אך תצפיות עתידיות של כוכב הלכת השני, PDS 70c, עשויות לספק את התובנות הדרושות למידול מפורט יותר של המערכת, אמרו החוקרים.

"על ידי לימוד שני כוכבי הלכת הללו יחד, נוכל להבין את היסטוריית ההיווצרות של המערכת אפילו טוב יותר", אמר הסו. "אבל זו רק מערכת אחת. באופן אידיאלי, אנחנו צריכים לזהות יותר מהם כדי להבין טוב יותר כיצד נוצרים כוכבי לכת."