ממצא לא צפוי: ווב מגלה גופרית מסתורית על כוכב רחוק

GJ 3470 b הוא גמד גז עם דו תחמוצת גופרית בלתי צפויה באטמוספירה שלו. תגלית זו מספקת תובנות לגבי היווצרות כוכבי לכת ותגובות כימיות.

אובך צהוב מפתיע של דו תחמוצת הגופרית באטמוספירה של "גמד" גז אקסופלנט מרחק של כ-96 שנות אור ממערכת השמש שלנו הופך את כדור הארץ למטרה מרכזית עבור מדענים המנסים להבין כיצד נוצרים עולמות.

אסטרונומים גילו את כוכב הלכת, GJ 3470 b, בשנת 2012 כאשר הצל של כוכב הלכת חצה את הכוכב שהוא מקיף אותו. GJ 3470 b ממוקם בקבוצת הכוכבים סרטן וגודלו כמחצית מגודלו נפטון, עם מסה פי 10 מזו של כדור הארץ. בשנים שחלפו, חוקרים אספו נתונים על כוכב הלכת באמצעות טלסקופי החלל האבל ושפיצר, שהגיעו לשיא בצמד תצפיות אחרונות עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב.

הבנת היווצרות כוכבי לכת אקסופלנטים

כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו – המכונים כוכבי לכת חיצוניים – כמו GJ 3470 b הם נושאים מעניינים עבור חוקרים התוהים כיצד נוצרים כוכבי לכת. באופן אידיאלי, אסטרונומים לוכדים אור מכוכב שזורח בקצה האטמוספירה של כוכב הלכת. זה מאפשר להם להרכיב מידה של האור המרכיב, או הספקטרום שלו, קריאה המסומנת על ידי קוצים וטבילים האופייניים למולקולות המעניינות שנמצאות באותה אטמוספירה.

דו תחמוצת הגופרית: ממצא נדיר

"העניין הוא שכולם מסתכלים על כוכבי הלכת האלה, ולעתים קרובות כולם רואים קווים שטוחים", אומר פרופסור לאסטרונומיה מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון תומס ביטי. "אבל כשהסתכלנו על הכוכב הזה, אנחנו בֶּאֱמֶת לא קיבל קו שטוח."

הם ראו עדויות למים, פחמן דו חמצני, מתאן וגופרית דו חמצני, ממצאים שביטי הציג היום במדיסון במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה ושהוא יפרסם בקרוב ב מכתבי יומן אסטרופיזיים עם מחברים משותפים מאוניברסיטת אריזונה סטייט, אוניברסיטת אריזונה, נאס"אמרכז המחקר של איימס וארגונים אחרים.

הכוכב החיצוני הקר ביותר עם דו חמצני גופרית

GJ 3470 b הוא הקל והקר ביותר (בממוצע 325 מעלות בלבד צֶלסִיוּסאו יותר מ-600 פרנהייט) כוכב הלכת המכיל דו תחמוצת הגופרית. התרכובת היא ככל הנראה סימן לתנועות של תגובות כימיות פעילות באטמוספרה של כוכב הלכת, שנוצרה כאשר קרינה מהכוכב הסמוך שלו מפזרת את מרכיבי המימן הגופרתי, שלאחר מכן מחפשים שותפים מולקולריים חדשים.

"לא חשבנו שנראה דו תחמוצת הגופרית על כוכבי לכת כל כך קטנים, וזה מרגש לראות את המולקולה החדשה הזו במקום שלא ציפינו, מכיוון שהיא נותנת לנו דרך חדשה להבין איך כוכבי הלכת האלה נוצרו." אומרת ביטי, שעבדה כמדען מכשירים על טלסקופ החלל ג'יימס ווב לפני שהצטרף לפקולטה של ​​UW–Madison. "וכוכבי לכת קטנים מעניינים במיוחד, מכיוון שההרכבים שלהם באמת תלויים באופן שבו תהליך היווצרות כוכבי הלכת התרחש."

תהליך היווצרות כוכב לכת

גילוי תהליך זה הוא אחד המוקדים של המחקר של ביטי. זה קצת כמו לרגל אחרי אופה רק בתחילת עבודתו ואז שוב כשכמעט הגיע הזמן לקינוח.

"מונח על השולחן שלנו, יש לנו את כל המרכיבים שנכנסים לעוגה, ויש לנו עוגה גמורה", הוא אומר. "עכשיו, האם נוכל להבין את המתכון – השלבים שהפכו את חומרי הגלם למוצר הסופי – על ידי מדידת מה יש בעוגה?"

אסטרונומים כמו ביטי מקווים שהם יצליחו לעשות בדיוק את זה: להבין את המתכון להיווצרות כוכבי לכת על ידי התבוננות במה שיש בכוכבי לכת חיצוניים.

"גילוי דו תחמוצת הגופרית בכוכב קטן כמו GJ 3470 b נותן לנו עוד פריט חשוב ברשימת המרכיבים להיווצרות כוכבי הלכת", אומר ביטי.

היסטוריית מסלול והגירה ייחודית

במקרה של GJ 3470 b, יש גם תכונות מעניינות אחרות שעשויות לעזור למילוי המתכון הזה. מסלולו של כוכב הלכת סביב הכוכב שלו לוקח אותו כמעט מעל הקטבים של הכוכב, כלומר הוא מסתובב בזווית של 90 מעלות לנתיב הצפוי של כוכבי הלכת במערכת. הוא גם קרוב באופן מפתיע לכוכב, קרוב מספיק כדי שהאור מהכוכב שלו מעיף כמויות עצומות של האטמוספירה של GJ 3470 b לחלל. כוכב הלכת איבד כנראה כ-40 אחוז מהמסה שלו מאז היווצרותו.

המסלול הקרוב והלא-קילר הוא סימן לכך ש-GJ 3470 b היה בעבר במקום אחר במערכת שלו, ובשלב מסוים, כוכב הלכת הסתבך עם כוח המשיכה של אחר ונמשך לנתיב חדש שבסופו של דבר יישב אותו. בשכונה אחרת.

"ההיסטוריה ההגירה ההיא שהובילה למסלול הקוטב הזה ולאובדן כל המסה הזו – אלה דברים שאנחנו לא יודעים בדרך כלל על יעדים אקסופלנטים אחרים שאנחנו מסתכלים עליהם", אומר ביטי. "אלה שלבים חשובים במתכון שיצר את הכוכב המסוים הזה ויכולים לעזור לנו להבין איך כוכבי לכת כמוהו נוצרים."

עם ניתוח נוסף של המרכיבים שנותרו באטמוספרה של כוכב הלכת ובעזרתם של עמיתים כמו אלה ב-UW–Madison's Wisconsin Center for Origins Research שמתמחים בדיסקים פרוטו-פלנטריים ודינמיקת הגירה, GJ 3470 b עשוי לעזור לביטי ואחרים להבין כיצד כוכבי לכת כאילו זה צריך להיות כל כך מעורר תיאבון – לפחות מנקודת המבט של האסטרונומים.

מחקר זה נתמך על ידי מענקים מנאס"א.