מדענים זיהו אותות אור מלווים עמומים שלא נראו בעבר של שמונה כוכבים זוהרים על ידי שילוב נתונים ממשימת Gaia של ESA עם מכשיר GRAVITY של ESO. קרדיט: ESA, ערוך
אסטרונומים שילבו את נתוני גאיה ו-GRAVITY כדי לצלם אובייקטים עמומים ליד כוכבים בהירים, מה שעשוי לחולל מהפכה בחיפוש אחר כוכבי לכת סמוכים.
זיהוי עצמים חלשים קרובים לכוכבים בהירים הוא קשה להפליא. עם זאת, על ידי שילוב נתונים מטלסקופ החלל Gaia של ESA עם ESOמכשיר GRAVITY של הקרקע, מדענים הצליחו בדיוק את זה. הם לכדו את אותות האור הראשונים של בני לוויה עמומים שלא נראו עד כה של שמונה כוכבים זוהרים. הטכניקה פותחת את האפשרות המפתה לצלם תמונות של כוכבי לכת המקיפים קרוב לכוכבים המארחים שלהם.
מדענים הבחינו בני לוויה נסתרים של כוכבים בהירים
ניסיתם פעם לצלם גחלילית ליד פנס רחוב בהיר? רוב הסיכויים שכל מה שתראה בתמונת המצב שלך הוא הבוהק מעמוד המנורה. זו אותה בעיה איתה מתמודדים אסטרונומים הרודפים אחרי כוכבים חלשים, קטנים, או כוכבי לכת ליד כוכב בהיר.
כדי להתמודד עם הבעיה, צוות בינלאומי של אסטרונומים בראשות תומס וינטרהלדר, מדען במצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO), החל בחיפוש בקטלוג שהפיקה גאיה, המפרט מאות אלפי כוכבים שעל פי החשד יש להם בן לוויה. למרות שהעצמים הנלווים אינם בהירים מספיק כדי להיראות על ידי גאיה ישירות, נוכחותם מובילה לתנודות זעירות בנתיבים של הכוכבים המארח המאירים יותר (ראה תמונה למטה), שרק גאיה יכולה למדוד.
בקטלוג מסלולי הכוכבים של גאיה, הצוות זיהה שמונה כוכבים למטרות של GRAVITY, האינטרפרומטר המתקדם הקרוב לאינפרא אדום ב- טלסקופ גדול מאוד של ESO, ב-Cerro Paranal בצ'ילה. GRAVITY משלב אור אינפרא אדום מטלסקופים שונים כדי לקלוט פרטים זעירים בעצמים חלשים, בטכניקה הנקראת אינטרפרומטריה.
אסטרומטריה היא השיטה המזהה את תנועת הכוכב על ידי ביצוע מדידות מדויקות של מיקומו בשמים. ניתן להשתמש בטכניקה זו גם לזיהוי כוכבי לכת מסביב לכוכב על ידי מדידת שינויים זעירים במיקום הכוכב כשהוא מתנודד סביב מרכז המסה של המערכת הפלנטרית. קרדיט: ESA
גילויים פורצי דרך
הודות לעין החדה והרגישה הייחודית של GRAVITY, הצוות תפס את אות האור של כל שמונת השותפים החזויים, שבעה מהם לא היו ידועים בעבר. שלושה מהמלווים הם כוכבים קטנים מאוד וחלשים, בעוד שחמשת האחרים הם גמדים חומים. אלו הם עצמים שמימיים בין כוכבי לכת וכוכבים: מסיביים יותר מהכוכבים הכבדים ביותר אך קלים וקלושים יותר מהכוכבים הקלים ביותר.
אחד הגמדים החומים שנצפו במחקר זה מקיף את הכוכב המארח שלו באותו מרחק של כדור הארץ מהשמש. זו הפעם הראשונה שניתן ללכוד ישירות ננס חום קרוב כל כך לכוכב המארח שלו.
התרשמות אמן של לוויין Gaia של ESA צופה בשביל החלב. תמונת הרקע של השמיים מורכבת מנתונים של יותר מ-1.8 מיליארד כוכבים. הוא מציג את הבהירות והצבע הכוללים של כוכבים שנצפו על ידי Gaia ששוחררו כחלק מ-Early Data Release 3 (Gaia EDR3) של Gaia בדצמבר 2020. קרדיט: חללית: ESA/ATG medialab; שביל החלב: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. הודאה: א' מויטיניו
שיתוף פעולה משופר בחקר החלל
"הוכחנו שאפשר ללכוד תמונה של בן לוויה חלש, אפילו כשהוא מקיף קרוב מאוד למארח הבהיר שלו", מסביר תומס. "הישג זה מדגיש את הסינרגיה המדהימה בין גאיה ל-GRAVITY. רק גאיה יכולה לזהות מערכות כה הדוקות שמארחות כוכב ובן לוויה 'נסתר', ואז GRAVITY יכול להשתלט על התמונה של האובייקט הקטן והחלש יותר עם חסר תקדים דיוק."
במחקר קודם, אסטרונומים השתמשו בנתוני גאיה ובמצפה כוכבים קרקעי אחר כדי ללכוד תמונה של גז ענק אקסופלנט. כוכב לכת זה מקיף את הכוכב המארח שלו במרחק של פי 17 בערך מכדור הארץ מהשמש, ועוקב אחר זווית בשמיים רחבה בהרבה מההפרדה האופיינית של החברים שצולמו על ידי GRAVITY בתוצאה חדשה זו.
בני לוויה הקטנים המתקבלים מתצפיות גאיה שוכבים בדרך כלל בזוויות הפרדה זעירות של כמה עשרות אלפיות קשת, שזה בערך בגודל של מטבע של אירו אחד במבט ממרחק של 100 ק"מ.
"בתצפיות שלנו, נתוני גאיה פועלים כמעין תמרור", ממשיך תומס. "החלק בשמיים שאנו יכולים לראות עם GRAVITY הוא קטן מאוד, אז אנחנו צריכים לדעת היכן לחפש. המדידות המדויקות של גאיה של תנועות ומיקום הכוכבים חיוניות כדי לכוון את המכשיר שלנו לכיוון הנכון בשמים".
נבחרת חלומות
ההשלמה של Gaia ו-GRAVITY חורגת משימוש בנתונים של Gaia כדי לתכנן תצפיות מעקב ולאפשר איתור. על ידי שילוב שני מערכי הנתונים, המדענים הצליחו 'לשקול' את העצמים השמימיים הבודדים בנפרד ולהבדיל בין המסה של הכוכב המארח ובין המלווה בהתאמה.
GRAVITY גם מדד את הניגודיות בין הכוכב הנלווה והמארח על פני טווח של אורכי גל באינפרא אדום. בשילוב עם הערכות המסה, ידע זה אפשר לצוות להעריך את גילם של המלווים. באופן מפתיע, שניים מהגמדים החומים התבררו כפחות זוהרים ממה שניתן היה לצפות בהתחשב בגודלם ובגילם. הסבר אפשרי לכך יכול להיות שלגמדים עצמם יש בן לוויה קטן עוד יותר.
יותר מ-5000 כוכבי לכת אקזו-כוכבים התגלו עד היום, אבל איך הם נראים? משימות כוכב הלכת הייעודיות של ESA צ'אופס, אפלטון ואריאל נמצאים במסע לגלות. קרדיט: ESA
ציד אחר כוכבי לכת אקסופלנטים
לאחר שהדגימו את כוחו של אנסמבל גאיה-GRAVITY, המדענים מצפים כעת לאתר בני לוויה פוטנציאליים לכוכבי הלכת של הכוכבים הרשומים בקטלוג גאיה.
"היכולת להתגרות בתנועות הזעירות של זוגות קרובים בשמים היא ייחודית למשימת גאיה. הקטלוג הבא, שיהפוך לזמין כחלק ממהדורת הנתונים הרביעית (DR4), יכיל אוסף עשיר עוד יותר של כוכבים עם פוטנציאל לוויה קטנים יותר", מעיר יוהנס סהלמן, מדען גאיה של ESA. "התוצאה הזו פורצת דרך בחיפוש אחר כוכבי לכת בגלקסיה שלנו ומבטיחה לנו הצצה לעולמות רחוקים חדשים."
