נוגד את הציפיות: כוכב לכת בגודל של שבתאי נמצא סביב ננס אדום

אסטרונומים גילו כוכב לכת ענק מחוץ למערכת השמש, TOI-6894b, המקיף כוכב ננסי אדום קטן, TOI-6894, שמסתו היא רק 20 אחוז ממסת השמש. הממצא מאתגר את התיאוריות הנוכחיות ביחס להיווצרות כוכבי לכת. הגילוי הוכרז על ידי צוות בינלאומי של מדענים ופורסם ב-Nature Astronomy.

צוות המחקר, בהובלת ד"ר אדוארד בריאנט, אסטרופיזיקאי ומחבר ראשון של המחקר, מצא כי TOI-6894b הוא ענק גז בעל צפיפות נמוכה עם רדיוס מעט גדול יותר מזה של שבתאי אך רק כ-50 אחוז ממסתו של שבתאי. "לא ציפינו שכוכבי לכת כמו TOI-6894b יוכלו להיווצר סביב כוכבים בעלי מסה כה נמוכה. גילוי זה יהיה אבן פינה להבנת מצבי קיצון של היווצרות כוכבי לכת ענקיים", אמר בריאנט, על פי Science Alert.

קיומו של TOI-6894b מאתגר את תיאוריית הצבירה הגרעינית, המודל המקובל ביותר של היווצרות כוכבי לכת, המציע שענקי גז נוצרים על ידי צבירה הדרגתית של חומר סביב כוכב צעיר. על פי תיאוריה זו, היווצרות כוכב לכת כה מסיבי סביב כוכב בעל מסה נמוכה כמו TOI-6894 לא אמורה להיות אפשרית בשל החומר המוגבל הזמין.

"בעבר חשבנו שכוכבים קטנים כאלה אינם יכולים ליצור או לקיים כוכבי לכת ענקיים. כוכבים כמו TOI-6894 הם הסוג הנפוץ ביותר בשביל החלב, כך שהגילוי שלנו מרמז שייתכן שיש הרבה יותר כוכבי לכת ענקיים ממה שחשבנו", אמרה פרופ' ג'מילה שוקואר מאוניברסיטת לייג', על פי EurekAlert.

האטמוספירה של כוכב הלכת מציגה מאפיינים יוצאי דופן לענק גז. היא קרה באופן מפתיע, בקושי מגיעה ל-140 מעלות צלזיוס (420 קלווין). "הטמפרטורות הנמוכות האלה מאפשרות לנו לזהות לא רק מתאן אלא גם אמוניה, מה שיהיה ציון דרך: תרכובת זו מעולם לא נצפתה באטמוספירה של כוכב לכת מחוץ למערכת השמש", אמר פרנסיסקו חוסה פוזואלוס, חוקר שהיה מעורב במחקר.

הגילוי נעשה באמצעות נתונים מלוויין TESS של נאס"א, אשר סרק מעל 91 אלף כוכבי ננס אדומים בעלי מסה נמוכה בחיפוש אחר כוכבי לכת ענקיים. תצפיות מפורטות חשפו את נוכחותו של TOI-6894b. טבעו הפלנטרי של האות אומת על ידי מסע תצפיות נרחב מהקרקע שכלל מספר טלסקופים, כולל אלה של פרויקטי SPECULOOS ו-TRAPPIST.

"אות המעבר של כוכב הלכת הנוכח בנתונים שלנו היה חד משמעי. הניתוח שלל את כל ההסברים האפשריים האחרים - התרחיש האמיתי היחיד היה שלכוכב הקטן הזה יש כוכב לכת בגודל שבתאי המקיף אותו, עם מחזור של קצת יותר משלושה ימים", אמר ד"ר חאלד ברקאווי מאוניברסיטת לייג', על פי הודעה לעיתונות שפורסמה ב-EurekAlert.

המאפיינים הייחודיים של TOI-6894b תרמו לבחירתו לתצפיות עתידיות עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), וסריקות נוספות של האטמוספירה של כוכב הלכת מתוכננות לחודשים הקרובים. החוקרים משוכנעים ש-TOI-6894b יהיה כוכב לכת מרכזי למחקר אטמוספירות הנשלטות על ידי מתאן ואחת המעבדות הטבעיות הטובות ביותר לחקר אטמוספירות עשירות בפחמן, חנקן וחמצן מחוץ למערכת השמש.

"רוב הכוכבים בגלקסיה שלנו הם למעשה כוכבים קטנים בדיוק כמו זה, עם מסות נמוכות ובעבר חשבו שהם אינם יכולים לארח כוכבי לכת ענקי גז", ציין ד"ר דניאל בייליס.

לגילוי יש השלכות על המספר הכולל של כוכבי לכת ענקיים שמעריכים שקיימים בגלקסיה שלנו. "אנחנו לא באמת מבינים איך כוכב עם כל כך מעט מסה יכול ליצור כוכב לכת כה גדול", אמר ד"ר וינסנט ואן איילן, אסטרופיזיקאי באוניברסיטת קולג' לונדון.

עד כה, האמינו שכוכבי לכת נוצרו מחומר בדיסקים פרוטופלנטריים המקיפים כוכבים צעירים, שבהם אבק וגז יכולים להתקבץ יחד ליצירת כוכבי לכת ענקיים אם הם הגיעו למסה מספקת. עם זאת, תהליך היווצרות כוכבי הלכת תלוי במידה רבה במסת הכוכב: ככל שהכוכב קטן יותר, כך יש לו פחות חומר זמין ליצירת גופים גדולים.

איך אם כן נוצר כוכב הלכת שהתגלה כעת? השערה אחת היא שדיסק הגז סביב הכוכב קרס תחת משקלו העצמי, מה שגרם לחלקים להתנתק וליצור כוכבי לכת. "לחלופין, הוא יכול היה להיווצר בגלל דיסק שאינו יציב מבחינה גרביטציונית. במקרים מסוימים, הדיסק המקיף את הכוכב הופך ללא יציב בגלל כוח המשיכה שהוא מפעיל על עצמו. דיסקים אלה יכולים אז להתפרק, והגז והאבק קורסים ליצירת כוכב לכת", הסביר בריאנט.

TOI-6894b נמצא במרחק 241 שנות אור מכדור הארץ ומקיף את הכוכב שלו כל 3.37 ימים.