במובנים רבים, כוכב הלכת השמיני והאחרון במערכת השמש שלנו, נפטון, הוא הפחות מובן מכולם. ככוכב הלכת המרוחק ביותר מכדור הארץ, התצפיות שלנו עליו מרחוק עמומות יותר, ברזולוציה נמוכה יותר ופחות מפורטות מכל האחרים. הדרך היחידה להתגבר על מגבלה זו היא לשגר משימה קרוב יותר לכוכב הלכת הרחוק ביותר של מערכת השמש שלנו: משהו שהשגנו בשנת 1989 כאשר וויאג'ר 2 ביצעה מעבר קרוב לנפטון. בכל השנים שחלפו מאז, מעולם לא חזרנו לשם.
עם זאת, נפטון נותר מושא עניין אדיר, לאחר שצולם מרחוק על ידי טלסקופ החלל האבל ומספר רב של טלסקופים מבוססי קרקע בקוטר 8-10 מטרים לאורך השנים. צילום ממצלמת טווח תת-אדום שהצלחנו לבצע חשפה מאפיינים שלעולם לא יכלו להיראות על ידי המכשירים האופטיים של וויאג'ר 2 בלבד. מיקומו וההיסטוריה שלו במערכת השמש שלנו מספרים סיפור ייחודי, נבדל מכל כוכבי הלכת.
אבל הכל השתנה עכשיו. טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) צילם זה עתה תמונה ראשונה של כוכב הלכת האחרון של מערכת השמש, ורק עם התצוגה האחת הזו, הוא כבר נתן לנו יותר מידע ממה שהצלחנו לרכוש ב-33 השנים מאז שביקרנו שם לאחרונה. הנה מבט מפורט על ההדר של מה שאנו רואים.
הדבר הראשון שאתם עשויים לשים אליו לב, אם אתם מסתכלים על התמונה המוצגת למעלה, הוא הצבע הבלתי רגיל של נפטון. באופן מוכר למדי, נפטון הוא כוכב לכת בצבע כחול עמוק, בניגוד לצבע הכחול החיוור יותר של אורנוס. אבל במה שנראה כאן, נפטון הוא כמעט לבן, עם כתמים לבנים בהירים על חלקים מפני השטח והקצוות שלו, ואז עם צבע הרבה פחות רווי על רוב פני השטח שלו. מעבר לפני השטח של נפטון עצמו, יש סדרה של טבעות המקיפות אותו, שנראות דומות לטבעות המפורסמות של שבתאי, אך הרבה פחות מהודרות. לאורך הטבעות וגם בקרבתן, ניתן לראות סדרה של נקודות אור לבן: רבות מהן הם ירחים נוספים של נפטון. בסך הכל, ניתן לזהות 6 ירחים נפטוניים בין הנקודות הללו. למטה מימין לנפטון, מופיע כוכב רקע מתוך שביל החלב. אתם יכולים לראות מנקודת המבט שלנו כמה נפטון קרוב אליו. זה נראה כאילו בדיוק פספסנו את הליקוי: אירוע נדיר שבו כוכב לכת חוסם את האור מכוכב רקע. ובאופן המדהים ביותר, בצד השמאלי העליון של נפטון, מופיע כוכב כחול משונן מבריק בעל 8 ספייקים: הירח הענק של נפטון, טריטון.
בואו נסתכל על כל אלה לעומק כדי לראות מה התצוגה הייחודית של JWST מגלה לנו.
ראשית, הסתכלו על הספייקים המרהיבים של טריטון. זו אחת ההדגמות הבאמת נפלאות של מה זה טלסקופ החלל ג'יימס ווב. טריטון, במרחק הזה, נראה כאילו הוא צריך להיות הרבה יותר עמום מנפטון, בהיותו קטן בהרבה מכוכב הלכת הענק. טריטון הוא ירח גדול, ללא ספק: השביעי בגודלו במערכת השמש, אחרי ירח כדור הארץ, טיטאן של שבתאי וארבעת הירחים הגליליאניים של צדק. עם רדיוס של 1353 ק"מ, טריטון עדיין קטן מאד בהשוואה לכוכב הלכת שהוא מקיף, שכן הרדיוס של נפטון הוא 24,622 ק"מ, או יותר מפי 18 גדול יותר.
עם זאת, למרות שיש לו שטח פנים של פי 331 משטח הפנים של טריטון - שטח הפנים של אובייקט הוא מה שהטלסקופ אוסף ממנו אור - והיותו באותו מרחק מהטלסקופ שצופה בו, נפטון נראה פחות בהיר מטריטון בעיניים של JWST. למה? התשובה היא משולשת.
רפלקטיביות: טריטון מכוסה ברובו בחנקן מוצק, צורה של קרח, במרחק זה מהשמש הוא משקף 70% מכלל אור השמש הפוגע בו.
עננים בגובה רב: זו באמת הסיבה לכך שנפטון בהיר כמו שהוא: עננים אלה מחזירים אור, ומסבירים את הכתמים הבהירים על פני השטח של נפטון בעיניים של JWST.
במבט מקרוב על נפטון, מופיעים מספר מאפיינים בולטים. ישנן שתי טבעות עיקריות גלויות: טבעות אדמס (Adams ring) וטבעת לה ורייה (Le Verrier ring), הנקראות על שם שני התיאורטיקנים ששיערו את קיומו של נפטון במאה ה-18. ישנם ירחים של נפטון לאורך הטבעות הללו: ככל הנראה מקור הטבעות עצמן, בדומה לאופן שבו האנקלדוס של שבתאי הוא המקור של טבעת E של שבתאי.
אבל בנוסף לשתי הטבעות העיקריות הללו, יש גם רצועות אבק המקיפות את נפטון: ככל הנראה מגרגרי אבק של גושים שונים בגודל מיקרון. הירחים הקטנים והפנימיים של נפטון מספקים ככל הנראה את החומר לאבק הזה, שעלול להיגרם באמצעות פגיעות מטאורואיד על פני השטח שלהם. רצועות האבק הללו נראו בביקור של וויאג'ר 2, אך לא נצפו מאז, עד עכשיו. לפי האסטרונומית הפלנטרית היידי האמל (Heidi Hammel), "עברו שלושה עשורים מאז שראינו בפעם האחרונה את הרצועות העמומות והמאובקות האלה, וזו הפעם הראשונה שראינו אותן באינפרא אדום". אלה כוללות את טבעת לאסל (Lassell ring) וטבעת גאל (Galle ring), הרבה יותר עמומות וקשות לזהוי מטבעות אדמס ולה ורייה, אבל לא קשה מדי עבור JWST.
העובדה שאנחנו בכלל יכולים לזהות מאפיינים כאלה נובעת לחלוטין מהיכולות המדהימות של JWST. בנסיבות רגילות עם טלסקופים ומצפי כוכבים אחרים, מקורות בהירים בדרך כלל יראו את האור שלהם זולג לתוך הפיקסלים הסמוכים, מה שהופך מאפיינים עמומים מאד שקרובים למאפיינים בהירים מאד קשים או אפילו בלתי אפשריים לצפייה. אבל JWST הוא לא רק בחלל, הוא גם יציב להפליא, עם יציבות כיוונית שאין שני לה. אפילו כל כך קרוב לנפטון עצמו, המאפיינים הבהירים אינם מהווים בעיה למערכות האופטיות והאינסטרומנטליות של JWST, וניתן לחשוף את המאפיינים הללו ללא בעיות.
בנוסף, טריטון מציג את דפוס גבול העקיפה הקלאסי של שמונה ספייקים, עם מבנה נוסף דמוי חלת דבש המכסה עליו. יש לכך סיבה מצוינת: אלו הן הצורות המדויקות שמקורות בהירים מאד יציגו הודות לתצורה האופטית הייחודית של JWST.
ששת הספייקים הבהירים נובעים מהצורה המשושה של JWST, והלא מעגלית.
שני הספייקים הקטנים יותר נובעים מכך שיש שלושה "כבלים" שמחזיקים את המראה המשנית במקום: שניים מתיישרים עם הספייקים הגדולים יותר אבל אחד לא, וזה מוליד את שני הספייקים הקטנים.
ואז "אפקטי הקצה" ("edge effects") של כל אחד מ-18 החלקים נכנסים למשחק, ויוצרים את המאפיינים הנוספים.
למרבה הפלא, זה בדיוק מה שעוצב בתור התצורה האידיאלית עבור JWST, וההתאמה מדהימה. אנחנו באמת מקבלים את התמונות הכי טובות שאפשר להשיג עם JWST.
בשלב זה במסלול של 164 שנה סביב השמש, הקוטב הדרומי של נפטון מוטה לכיוון השמש, ומכאן שאנו יכולים לראות אותו (אך לא את הקוטב הצפוני) מנקודת המבט של JWST. המערבולת שנראתה בקוטב הייתה מוכרת בעבר והיא מאפיין משותף לעולמות ענקי הגז, אך זו הפעם הראשונה שבה הצלחנו לראות "טבעת" רציפה של עננים בגובה רב במיקום זה. הכתמים הבהירים האחרים הם גם עננים בגובה רב, שנראו בעבר ואשר מסתובבים במהירות גבוהה. לנפטון, למעשה, יש את הרוחות המהירות ביותר במערכת השמש, עם מהירויות ממוצעות של 1100 קמ"ש ועם עננים בגובה רב המסוגלים לנוע אפילו מהר יותר, במהירויות של עד 1900 קמ"ש.
אבל מה שמעולם לא נראה קודם לכן - ככל הנראה מכיוון שמעולם לא בדקנו את נפטון עד כה באינפרא אדום ברזולוציה כזו - הוא קו דק של חומר בהיר המקיף את קו המשווה של נפטון. יהיה צורך לחקור את זה עוד יותר, אך השערות מוקדמות הן שהאטמוספירה היורדת ומתחממת בקווי הרוחב המשווניים, זוהרת בהיר יותר באורכי גל אינפרא אדום אלה מאשר החומר שמסביב, הקריר יותר.
בנוסף, ישנם בסך הכל 14 ירחים ידועים של נפטון:
7 ירחים קטנים, פנימיים, באותו מישור.
טריטון, הירח העצום שהגיע כמעט בוודאות מחגורת קויפר לפני זמן רב.
ו-6 ירחים חיצוניים קטנים יותר, אקסצנטריים מאד, עם מסלולים בעלי אוריינטציה אקראית.
בתמונה אחת זו מ-JWST, טריטון כמובן מופיע, אבל כך גם כל 7 הירחים הפנימיים של נפטון. זה כולל את גלתיאה, יוצר טבעת אדמס, דספינה, יוצר טבעת לה ורייה, והירחים הפנימיים פרוטאוס, נאיאד, תלסה ולריסה. רק היפוקמפ, השני בקצה החיצוני של הירחים הפנימיים של נפטון אחרי פרוטאוס, חסר: כנראה נבלע בבוהק היוצא מנפטון עצמו.
למעשה, היפוקמפ עדיין עשוי להיות נוכח, כנקודה עמומה מעט בהירה יותר מהממוצע מצפון לנפטון כפי שמוצג בתמונה למטה. בנוסף, יש "אובך" בהיר שמגיע מהקוטב הצפוני של נפטון. למרות שלא ניתן לראות אותו עקב הטייתו של נפטון הרחק מהשמש כרגע, הבהירות מחוץ לטווח הראייה הנובעת מאותו אזור מצביעה על כך שייתכן שיש משהו מרהיב, שרק מחכה להתגלות, כאשר הקוטב הצפוני הזה יופיע שוב.
לבסוף, ואולי המרהיב ביותר, תצוגת השדה הרחב ביותר של נפטון באמת מציגה את הכוח של JWST: פשוט הסתכלו על כל האובייקטים ברקע. לא רק המערכת הנפטונית - כולל טבעות, ירחים, אובך, אבק, עננים ועוד - אלא כוכבים וגלקסיות הרבה מעבר למערכת השמש שלנו מוצגים לעין.
סביר להניח שזה לעולם לא יפסיק להדהים אותנו, אסטרונומים והדיוטות כאחד, עד כמה ה-JWST מדהים ביכולת לחשוף אובייקטים, הכל במכה אחת:
במרחק של כמה מיליארדי קילומטרים, כמו אובייקטים במערכת הנפטונית.
במרחק של כמה שנות אור עד כמה אלפי שנות אור, בצורת כוכבים בתוך שביל החלב.
במרחק של מיליונים עד מאות מיליונים ועד אפילו מיליארדי שנות אור, בצורה של גלקסיות רחוקות.
באותה תמונה, שבה המטרה המדעית הייתה פשוט לצלם את נפטון, מופיעים אובייקטים מכל המרחקים השונים הללו, ובפרטים מדהימים שלא נראו קודם לכן.
הסיבה שנפטון מופיע כה שונה באור הנראה היא אותה סיבה שהוא נראה כל כך ייחודי ועמום באור אינפרא אדום: מתאן. באינפרא אדום, המתאן סופג כמעט את כל אור השמש, משקף ומקרין מחדש רק כמויות זעירות. ייתכן, אפילו סביר, שכאשר מכשיר ה-MIRI (Mid-InfraRed Imager של JWST) יסתכל על נפטון, הוא ייראה שוב בהיר. נפטון עצמו יושב בסביבות 40K, קר מספיק כך שהוא עמום מאד באינפרא אדום, אבל חם מספיק כדי שהדמיית אמצע אינפרא אדום (mid-infrared) אמורה להוציא אותו החוצה.
עם זאת, הכמות הקטנה של גז המתאן היא שמעניקה לנפטון את מאפייניו הרפלקטיבים ואת צבעו הכחול בחלק הגלוי של הספקטרום. החלק הגדול של מתאן ביחס למימן ולהליום, במיוחד בהשוואה לענקי הגז הגדולים יותר במערכת השמש שלנו, צדק ושבתאי, מסביר מדוע לנפטון יש את הצבע הכחול האופייני הזה. כעת, בשל המאפיינים המדהימים של JWST, כמו גם התכונות הספציפיות של מכשיר ה-NIRCam וארבעת המסננים המשמשים לצפייה בו - 1.4 מיקרון, 2.1 מיקרון, 3.0 מיקרון ו-4.6 מיקרון - אנו יכולים לראות באמת את כוכב הלכת החיצוני ביותר של מערכת השמש שלנו באור שלא היה מעולם.
נפטון כל כך מרוחק מהשמש שב-176 השנים שחלפו מאז שהאנושות גילתה אותו לראשונה, הוא השלים רק הקפה אחת (בתוספת 7% נוספים מההקפה השניה) סביב השמש. ב-65 השנים שחלפו מאז שחר עידן החלל, ביצענו רק מעבר אחד. ועדיין, הוא נותר אובייקט יוצא דופן בעל עניין אסטרונומי. בהתחשב בכל האובייקטים שנמצאים מעבר לכוכבי הלכת הגדולים והאיומים שהם מהווים על מערכת השמש הפנימית, ניתן לטעון כי אין עולם שממלא תפקיד גדול יותר בקביעת הפגיעה הגדולה הבאה מאשר כוכב הלכת ה-8 מהשמש: נפטון.
סביר להניח שלנפטון הייתה פעם מערכת ירחים עשירה ומסיבית, הדומה לכל כוכבי הלכת האחרים, אבל קרבתו לחגורת קויפר הובילה לכך שהוא לכד את טריטון - לשעבר העצם הגדול והמסיבי ביותר של חגורת קויפר - ואיבד בתהליך את כל הירחים שלו מלבד 7 הפנימיים ביותר. כעת, יש בו את הרוחות המהירות ביותר במערכת השמש, ואת התנאים הקרים והקיצוניים ביותר מכל כוכב לכת גדול בטווח תצפית. אם אנחנו רוצים להבין איך מערכת השמש שלנו נוצרה, התפתחה וגדלה, אנחנו צריכים להסביר את ההיסטוריה של כל כוכב לכת שיש לנו. ללא מחקר נאות של נפטון, חלקים מסוימים בהיסטוריה הקולקטיבית שלנו יישארו לנצח מעורפלים.
מקורות:
