תגלית נדירה של כוכב לכת "תינוק" חושפת כלל תצפיתי חדש שעשוי לשנות את החיפוש אחר חיים

פריצת דרך מדהימה! אסטרונומים צילמו "תינוק" של כוכב לכת, ענק גז גדול פי 5 מצדק, בדיוק ברגע שהוא נולד ו"אוכל" גז מהסביבה. אבל זה לא החלק הכי מטורף. הם גילו שאת כוכב הלכת הזה, ואת כל שאר כוכבי הלכת ה"תינוקות" שהתגלו עד כה, ניתן לראות רק אם מסתכלים עליהם מזווית מאד ספציפית (בין 37 ל-52 מעלות). בכל זווית אחרת, הלידה מוסתרת מעינינו. האם גילינו כלל תצפיתי חדש בחיפוש אחר עולמות?

בפסגת הר נידחת במדבר אטקמה שבצ'ילה, תחת שמיים כהים וצלולים עד כאב, עומד מכשיר שנראה כלקוח מעתיד המדע הבדיוני. זהו טלסקופ מגלן הענק, אך את ההצגה גונבת המערכת המחוברת אליו: MagAO-X, מערכת אופטיקה מסתגלת מהמתקדמות בעולם. תפקידה הוא להילחם באויב הגדול ביותר של האסטרונומיה הארצית - האטמוספירה המרצדת שלנו - ובעזרת אלפי מראות זעירות הנעות במהירות של 2,000 פעם בשנייה, היא מוחקת את העיוותים ומספקת תמונות חדות יותר מכל מה שניתן היה להשיג בעבר. בלילות נבחרים, צוות אסטרונומים בראשותו של פרופ' ליירד מ. קלוז (Laird M. Close) מאוניברסיטת אריזונה, מכוון את העין המלאכותית והחדה הזו אל עבר "משתלות כוכבים" רחוקות, בתקווה לתפוס על חם את הרגע הקסום והחמקמק ביותר ביקום: לידתו של כוכב לכת. במשימתם האחרונה, הם לא רק הצליחו, אלא גם חשפו תבנית קוסמית מוזרה ובלתי צפויה, כלל תצפיתי חדש לכאורה, שעשוי לשנות את האופן שבו אנו מחפשים עולמות אחרים ואולי אף חיים.

כוכב לכת צעיר אוכל את דרכו דרך עריסתו המאובקת כשהוא מקיף את כוכבו המארח. תמונה זו, שצולמה באמצעות הטלסקופ הגדול מאד של ESO, היא הגילוי הברור הראשון של כוכב לכת צעיר בדיסקה עם טבעות מרובות / ESO/R. van Capelleveen et al

ציד כוכבי לכת חוץ־שמשיים, או אקסופלנטות, עבר מהפכה בעשורים האחרונים. רוב אלפי העולמות שגילינו עד כה התגלו בשיטות עקיפות - זיהוי ירידה זעירה באור הכוכב כאשר כוכב לכת חולף על פניו, או התבוננות בהתנדנדות הכבידתית הקלה שהוא גורם לכוכב האם שלו. שיטות אלו יעילות, אך הן כמו ללמוד על פיל על ידי התבוננות בצל שלו. החלום הגדול של האסטרונומים היה תמיד לצלם את כוכבי הלכת הללו ישירות - לראות אותם כנקודות אור נפרדות, נעים במסלולם סביב השמש הזרה שלהם. משימה זו קשה לאין שיעור. זה כמו לנסות לצלם גחלילית המרחפת סנטימטר אחד מפנס אצטדיון עצום, ממרחק של אלפי קילומטרים. אורו המסנוור של הכוכב מטביע בדרך כלל את ההבהוב החיוור של כוכבי הלכת שלו.

אך ישנו שלב אחד בחייו של כוכב לכת שבו הוא זורח באור יקרות משלו: שלב הלידה. קדם-כוכבי לכת, כוכבי לכת "עובריים", הם כדורים אדירים של גז ואבק שנמצאים בתהליך גדילה אלים. הם שואבים אליהם חומר מהדיסקה הקדם-פלנטרית המקיפה את הכוכב הצעיר, ובזמן שהחומר הזה קורס אל פני השטח שלהם, הוא מתחמם לטמפרטורות אדירות ופולט קרינה עזה. "טביעת האצבע" המובהקת ביותר של תהליך "האכלה" זה היא פליטת אור באורך גל ספציפי מאד, הידוע בשם H-alpha (Hα). זהו האור האדום והבוהק הנפלט מאטומי מימן חמים. עבור ציידי קדם-כוכבי הלכת, קו ה-Hα הוא ה"צעקה" הראשונה של כוכב לכת נולד, סימן מובהק לכך שתהליך הבריאה מתרחש ממש עכשיו.

כאן נכנס לתמונה צוות ה-WISPIT (Wide Separation Planets in Time), סקר שמטרתו לאתר בדיוק את אותם ענקי גז צעירים. הם זיהו כוכב צעיר ומבטיח בשם TYC 5709-354-1, המרוחק מאיתנו כ-133 שנות אור. תצפיות קודמות הראו שכוכב זה, שזכה לכינוי WISPIT 2, מוקף בדיסקת גז ואבק מרהיבה, עם מערכת מורכבת של טבעות בהירות ופערים חשוכים ביניהן - סימן מחשיד לכך שכוכבי לכת כבר החלו להיווצר שם ולפנות לעצמם מסלולים. המערכת הזו הייתה המטרה המושלמת למבט החד של MagAO-X.

באפריל 2025, כיוון צוותו של קלוז את הטלסקופ אל WISPIT 2. לאחר שעות של תצפית ועיבוד נתונים מורכב, שנועד להחסיר דיגיטלית את אורו המסנוור של הכוכב המרכזי, זה הופיע על המסך: נקודת אור אדומה וזעירה, הממוקמת בדיוק בתוך אחד הפערים החשוכים שבין שתי טבעות אבק בהירות. זו לא הייתה סתם נקודה; היא זרחה באופן מובהק בתדר ה-Hα. זה היה זה. הם צילמו בשידור ישיר כוכב לכת חדש, WISPIT 2b, ברגע לידתו.

ניתוח הנתונים חשף עולם מפלצתי. מסתו של WISPIT 2b מוערכת בכ-5.3 פעמים מסת צדק, והוא מקיף את השמש שלו במרחק עצום של כ-54 יחידות אסטרונומיות - רחוק יותר ממסלולו של פלוטו במערכת השמש שלנו. מיקומו בתוך הפער הוא "אקדח מעשן" קלאסי, הוכחה לכך שכוח הכבידה האדיר שלו הוא זה ש"ניקה" את האזור ופיסל את מבנה הדיסקה סביבו. זו הייתה הפעם הראשונה שבה קדם-כוכב לכת הפולט Hα התגלה באופן כה ברור בתוך פער בין-טבעתי, בדיוק כפי שהתיאוריות חזו. הצוות גם זיהה רמזים למועמד נוסף לכוכב לכת, CC1, קרוב עוד יותר לכוכב, מה שמרמז שאולי אנו צופים במערכת שמש שלמה הנמצאת בבנייה.

אך הסיפור לא נגמר כאן. כאשר החוקרים החלו להשוות את WISPIT 2b לקדם-כוכבי לכת הבודדים האחרים שהתגלו באותה שיטה (כמו אלה שבמערכת PDS 70), הם נתקלו בתופעה סטטיסטית מוזרה, כזו שגורמת למדענים להתעורר בלילה. הם בחנו את נטיית המסלול של המערכות הללו - כלומר, הזווית שבה אנו צופים בהן מכדור הארץ. נטייה של 0 מעלות פירושה שאנו מסתכלים על המערכת "מלמעלה", כמו על תקליט מסתובב, ונטייה של 90 מעלות פירושה שאנו רואים אותה בדיוק מהצד. באופן טבעי, היינו מצפים למצוא מערכות כאלה בכל זווית אפשרית, בפיזור אקראי בין 0 ל-90 מעלות.

אך זה לא מה שהם מצאו. באופן מדהים, כל מערכות קדם-כוכבי הלכת הידועות הפולטות Hα נמצאו מצטופפות בטווח נטיות צר מאד: בין 37 ל-52 מעלות. WISPIT 2b, עם נטייה של 44 מעלות, התאים לדפוס באופן מושלם. הצוות ביצע ניתוח סטטיסטי כדי לבדוק את הסבירות שדבר כזה יקרה במקרה. התוצאה: הסיכוי שהצטופפות כזו תתרחש באופן אקראי הוא כ-1% בלבד (מובהקות של 2.6 סיגמא). זהו נתון שאינו מספיק חזק כדי להכריז על תגלית ודאית, אך הוא רומז שמשהו גדול קורה כאן. נראה כאילו הטבע פתח לנו "חלון הזדמנויות" צר, זווית צפייה מועדפת, שרק דרכה אנו יכולים להציץ אל תהליך הלידה הדרמטי הזה.

קדם-כוכב לכת WISPIT 2b, כפי שצולם באור אינפרה-אדום (L′). ניתן לראות בבירור כיצד הוא ממוקם בפער נטול-האבק שהוא יצר בין שתי טבעות האבק הבהירות של המערכת / Laird M. Close et al., The Astrophysical Journal Letters

אז מה יכול להיות ההסבר? קלוז וצוותו מציעים השערה נועזת ומרתקת. תהליך ספיחת הגז על ידי קדם-כוכב לכת אינו פשוט. גז המימן אינו נופל ישירות על פני השטח, אלא מובל לאורך קווי שדה מגנטי אדירים אל עבר קווי רוחב ספציפיים, קרוב לקטבים של כוכב הלכת הצעיר. באזור הפגיעה הזה, נוצר גל הלם אדיר, והחיכוך מחמם את הגז לטמפרטורות קיצוניות, מה שגורם לו לפלוט את אור ה-Hα הבוהק. החוקרים משערים שהאזור הפולט אור הוא קטן וממוקד, וממוקם בתוך אטמוספירה עליונה סוערת ומלאת אבק.

כעת, דמיינו שאתם מנסים להסתכל על נורה קטנה הממוקמת בתוך ענן סמיך. אם תסתכלו על הענן מהצד, סביר להניח שהאור ייחסם ולא תראו דבר. אך אם תמצאו את הזווית הנכונה, שבה יש "מנהרה" או אזור דליל יותר בענן, תוכלו לראות את הנורה בבירור. ההשערה של הצוות היא שזה בדיוק מה שקורה עם קדם-כוכבי לכת. בנטיות מסלול נמוכות (כשאנו מסתכלים "מלמעלה"), קו הראייה שלנו אל אזור פליטת ה-Hα חסום על ידי ענני אבק וגז סמיכים באטמוספירת כוכב הלכת. בנטיות גבוהות מאד (כשאנו מסתכלים "מהצד"), ייתכן שאנו מפספסים את האלומה הצרה של האור. רק בטווח הביניים, בין 37 ל-52 מעלות, קו הראייה שלנו "נקי" מספיק, ומאפשר לנו להביט ישירות אל תוך "מנוע" הספיחה ולראות את אור ה-Hα במלוא הדרו.

אם השערה זו תאומת על ידי תצפיות נוספות, יש לה השלכות מרחיקות לכת. ראשית, היא מרמזת שכנראה יש הרבה יותר קדם-כוכבי לכת הפולטים Hα ממה שגילינו עד כה; אנחנו פשוט מסתכלים עליהם מהזווית הלא נכונה. רוב הזמן, "צעקת הלידה" שלהם פשוט חסומה מעינינו. שנית, היא תאפשר לציידי כוכבי לכת למקד את מאמציהם באופן דרמטי. במקום לסרוק עשרות מערכות באופן אקראי, הם יוכלו להתמקד באותן מערכות צעירות בעלות דיסקה המציגות נטיית מסלול בתוך "חלון הזהב" של 37-52 מעלות. זהו שינוי אסטרטגי שיכול להגדיל את קצב הגילויים באופן משמעותי.

התגלית של WISPIT 2b היא אפוא סיפור כפול. זהו סיפור על גילוי של עולם חדש, ענק גז שגדול פי חמישה מצדק, כפי שהוא נראה לפני 133 שנים, בתהליך בנייה, מפסל לעצמו מערכת שמש חדשה. אך זהו גם סיפור על גילוי של תבנית נסתרת ביקום, רמז לכך שאולי ישנם חוקים וזוויות צפייה מועדפות כדי לצפות בפלאי הבריאה. בזכות טכנולוגיה פורצת דרך, אנו מתחילים לא רק למצוא עולמות חדשים, אלא גם להבין את הכללים המכתיבים כיצד ומתי אנו יכולים לראות אותם נולדים. כל תמונה חדשה, כל נקודת אור זעירה, היא עוד חלק בפאזל העצום של מקומנו ביקום.

המחקר:

Wide Separation Planets in Time (WISPIT): Discovery of a Gap Hα Protoplanet WISPIT 2b with MagAO-X