איור של אמן של כוכב לכת באזור המגורים של כוכב. לכוכבי הלכת באזורי המגורים של הכוכבים שלהם יש ככל הנראה מים נוזליים על פני השטח שלהם. קרדיט: Cal Poly Pomona/B. קלסר, ערוך
אסטרונומים משתמשים בצ'נדרה וב-XMM-Newton כדי להעריך אם כוכבים סמוכים פולטים רמות קרינה התואמות לכוכבי לכת אקזו-כוכבים שניתן למגורים.
מחקר זה נועד לעזור לתעדף כוכבים להדמיה מפורטת עם טלסקופים עתידיים, תוך התמקדות באלה שרמות הקרינה שלהם עשויות לתמוך באטמוספרות פלנטריות המועילות לחיים.
חקר יכולת הישיבה של כוכבי לכת עם טלסקופים מתקדמים
באמצעות נאס"אמצפה הרנטגן של צ'נדרה ו-ESA (סוכנות החלל האירופיתXMM-Newton, אסטרונומים בודקים האם כוכבים סמוכים יכולים לארח כוכבי לכת אקסו-כוכבים שניתן למגורים, על סמך האם הם פולטים קרינה שעלולה להרוס תנאים פוטנציאליים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. סוג זה של מחקר יעזור להנחות תצפיות עם הדור הבא של טלסקופים במטרה ליצור את התמונות הראשונות של כוכבי לכת כמו כדור הארץ.
צוות חוקרים בדק כוכבים שקרובים מספיק לכדור הארץ כדי שטלסקופים עתידיים יוכלו לצלם תמונות של כוכבי לכת במה שנקרא אזורי המגורים שלהם, המוגדרים כמסלולים שבהם כוכבי הלכת יכולים להיות מים נוזליים על פני השטח שלהם.
ניתוח יכולת חיים פוטנציאלית באמצעות קרינת כוכבים
כל תמונות של כוכבי לכת יהיו נקודות אור בודדות ולא יראו ישירות תכונות פני השטח כמו עננים, יבשות ואוקיינוסים. עם זאת, הספקטרום שלהם – כמות האור באורכי גל שונים – יחשוף מידע על הרכב פני השטח והאטמוספירה של כוכב הלכת.
ישנם מספר גורמים המשפיעים על מה שיכול להפוך כוכב לכת מתאים לחיים כפי שאנו מכירים אותו. אחד הגורמים הללו הוא כמות קרני הרנטגן המזיקות והאור האולטרה סגול שהוא מקבל מהכוכב המארח שלו, שעלולים להזיק או אפילו להפשיט את האטמוספירה של כוכב הלכת.
מפה תלת מימדית של כוכבים ליד השמש שקרובים מספיק לכדור הארץ כדי שכוכבי לכת באזורים הראויים למגורים שלהם יצולמו ישירות באמצעות טלסקופים עתידיים. לכוכבי הלכת באזורי המגורים של הכוכבים שלהם יש ככל הנראה מים נוזליים על פני השטח שלהם. מחקר שנערך עם צ'נדרה ו-XMM-Newton של כמה מהכוכבים הללו (המוצגים בהילות כחולות) מצביע על אלו שסביר להניח שיהיו סביבם כוכבי לכת אקזו-כוכבים ניתנים למגורים בהתבסס על מצב שני – האם הם מקבלים קרינה קטלנית מהכוכבים שהם מקיפים אותם. קרדיט: Cal Poly Pomona/B. כּוֹרֵך; נאס"א/CXC/M.Weiss
מתודולוגיית מחקר ותצפיות כוכביות
"בלי לאפיין את קרני הרנטגן מהכוכב המארח שלו, היינו מפסידים מרכיב מרכזי בשאלה האם כוכב לכת באמת ראוי למגורים או לא", אמרה בראנה בינדר מאוניברסיטת קליפורניה סטייט פוליטכנית בפמונה שהובילה את המחקר. "אנחנו צריכים לבחון איזה סוג של מנות רנטגן כוכבי הלכת האלה מקבלים."
בינדר ועמיתיה התחילו עם רשימה של כוכבים שקרובים מספיק לכדור הארץ כדי שטלסקופים עתידיים מבוססי קרקע וחלל יוכלו ליצור תמונות של כוכבי לכת באזור המגורים שלהם. טלסקופים עתידיים אלה כוללים את מצפה הכוכבים של Habitable Worlds וטלסקופים קרקעיים גדולים במיוחד.
ממצאים והשלכות לגילוי עתידי של כוכבי לכת חיצוניים
בהתבסס על תצפיות בקרני רנטגן של כמה מהכוכבים הללו באמצעות נתונים מצ'נדרה ו-XMM-Newton, הצוות של בינדר בדק אילו כוכבים יכולים לארח כוכבי לכת עם תנאים נוחים להיווצרות חיים ולשגשוג.
הצוות חקר עד כמה הכוכבים בהירים בקרני רנטגן, עד כמה אנרגטיות קרני הרנטגן, וכמה וכמה מהר הן משתנות בתפוקת קרני הרנטגן, למשל, עקב התלקחויות. קרני רנטגן בהירות ואנרגטיות יותר עלולות לגרום נזק רב יותר לאטמוספירות של כוכבי לכת המקיפים אותם.
אופטימיזציה של בחירת יעד עבור טלסקופים מהדור הבא
"זיהינו כוכבים שבהם סביבת קרינת הרנטגן של אזור המגורים דומה או אפילו מתונה יותר מזו שבה התפתח כדור הארץ", אמרה שרה פיקוק, מחברת שותפה למחקר מאוניברסיטת מרילנד, מחוז בולטימור. "תנאים כאלה עשויים למלא תפקיד מפתח בשמירה על אטמוספירה עשירה כמו זו שנמצאת על כדור הארץ."
החוקרים השתמשו בנתונים הזמינים בארכיונים מכמעט 10 ימים של תצפיות צ'נדרה וכ-26 ימים של תצפיות XMM כדי לבחון את התנהגות רנטגן של 57 כוכבים סמוכים, חלקם עם כוכבי לכת ידועים. רוב אלה הם כוכבי לכת ענקיים כמו צדק, שַׁבְתַאִיאו נפטוןבעוד שרק קומץ של כוכבי לכת או מועמדים לכוכבי לכת יכולים להיות מסיביים פחות מכפי שניים מכדור הארץ.
סביר להניח שיש עוד הרבה כוכבי לכת המקיפים כוכבים במדגם, במיוחד כאלה הדומים בגודלם לכדור הארץ, שעד כה לא זוהו. מחקרי מעבר, שמחפשים נפילות זעירות באור כאשר כוכבי לכת חולפים מול הכוכבים שלהם מנקודת המבט שלנו, מפספסים כוכבי לכת רבים מכיוון שנדרשת גיאומטריה מיוחדת כדי לזהות אותם. המשמעות היא שהסיכוי לזהות כוכבי לכת עוברים במדגם קטן של כוכבים נמוך; רק אחד אקסופלנט במדגם נאסף על ידי מעברים.
הטכניקה העיקרית הנוספת לגילוי כוכבי לכת היא באמצעות זיהוי של נדנוד של כוכב המושרה על ידי כוכבי הלכת הסובבים, וטכניקה זו רגישה בעיקר למציאת כוכבי לכת ענקיים קרובים יחסית לכוכבים המארחים שלהם.
"אנחנו לא יודעים כמה כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ יתגלו בתמונות עם הדור הבא של טלסקופים, אבל אנחנו כן יודעים שתצפית על זמן עליהם תהיה יקרה וקשה מאוד להשגה", אמר מחבר שותף אדוארד שוויטרמן אוניברסיטת קליפורניה בריברסייד. "נתוני הרנטגן הללו עוזרים לחדד ולתעדף את רשימת המטרות ועשויים לאפשר תמונה ראשונה של כוכב לכת הדומה לכדור הארץ להתקבל מהר יותר".
תוצאות אלו הוצגו במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה במדיסון, ויסקונסין.
מרכז טיסות החלל מרשל של נאס"א מנהל את תוכנית צ'נדרה. מרכז רנטגן צ'אנדרה של מצפה הכוכבים האסטרופיזי של סמיתסוניאן שולט במדע מקיימברידג' מסצ'וסטס ובפעולות טיסה מברלינגטון, מסצ'וסטס.
