מערכת שישה כוכבי לכת מכווננת בצורה מושלמת - עולם הפיזיקה

מערכת נדירה של שישה כוכבי לכת, כולם קטנים מנפטון אך גדולים מכדור הארץ, נמצאה עם מסלולים שכולם מהדהדים זה עם זה. המערכת התגלתה על ידי אסטרונומים בראשות רפאל לוק מאוניברסיטת שיקגו, שמציעים שכוכבי הלכת נותרו ללא הפרעה בתצורה זו מאז היווצרותם לפני מיליארד שנים.

אוצר כוכבי הלכת מספק גם את אחת ההזדמנויות הטובות ביותר לאפיון "מיני נפטון", שהם מחלקה מסתורית של כוכבי לכת שנעדרים ממערכת השמש.

כוכבי הלכת מקיפים כוכב כתום בשם HD 110067, שנמצא במרחק של כ-100 שנות אור משם. שני כוכבי הלכת הפנימיים ביותר, המכונים b ו-c, התגלו על ידי נאס"א מעבר לווין סקר אקסופנט משימה (TESS). לוקה ועמיתיו הבחינו אז שהמסלולים של כוכבי הלכת b ו-c נמצאים בתהודה. הסיבה לכך היא שלתקופות המסלול שלהם של 9.114 ימים ו-13.673 ימים יש יחס של 2:3. היה גם משהו אחר בנתונים - מעברים נוכלים שלא ניתן לייחס לכוכב b או c.

בהתחשב במסלולי התהודה של b ו-c, הגיוני שאם היו כוכבי לכת עוברים אחרים במערכת HD 110067, אז הם עשויים לחלוק תהודה מסלולית. שימוש באירועי המעבר הנוכלים כנקודות התחלה, וניחוש שלכל כוכב לכת שלישי שנקרא d עשוי להיות גם יחס מסלול של 2:3 עם כוכב הלכת c, אפשרו לצוות לחזות מתי כוכב הלכת d עשוי לעבור הלאה. הם עקבו אחרי זה עם סוכנות החלל האירופית ופו טלסקופ וגילו את כוכב הלכת כפי שחזו.

מתקופת ההקפה של כוכב הלכת d, שהיא 20.519 ימים, הצוות של לוקה הצליח אז לחזות כוכב לכת רביעי בשם e, עם מסלול של 30.793 ימים שנמצא בתהודה 2:3 עם כוכב הלכת d, ושהתאים לאחד הבלתי מוקצים מעברים שנראו על ידי TESS.

זוויות לפלס

עדיין היו כמה מעברים לא מוסברים בנתוני TESS. כדי להבין לאילו כוכבי לכת שייכים מעברים אלה, הצוות של לוקה ניצל את הכללים המורכבים של מסלולי תהודה כפי שנקבעו על ידי המתמטיקאי פייר-סימון לפלס מהמאה השמונה-עשרה, שחקר את מסלולי התהודה של כמה מירחי צדק.

כמו הירחים של צדק, כוכבי הלכת של HD 110067 "חייבים להיות תמיד בזוויות מסוימות זה מזה כדי שכל הפרעות שהם מפעילים זה על זה לא יוכלו לגדול", אומר חבר הצוות אנדרו קולייר קמרון מאוניברסיטת סנט אנדרוז, שהתמקדה במדידת המסות של כוכבי הלכת בטכניקת המהירות הרדיאלית.

הזוויות שקמרון רומז אליהן מכונות זוויות לפלס, והן מספקות תצורות יציבות של מסלולים. כל סטייה מהם תגרום לכך שההפרעות הכבידתיות יגדלו עם הזמן. התוצאה תהיה כוכבי הלכת שנזרקים מתהודה וייתכן כי נשלחים למסלולים שחוצים זה את זה, שם הם עלולים להתנגש.

על ידי אומדן מה צריכות להיות זוויות לפלס, הצוות של לוקה הצליח לחזות שלכוכבי הלכת f ו-g יהיו תקופות מסלול של 41.0575 ו-54.7433 ימים בהתאמה. אלה התאימו לשני המעברים הבלתי מוסברים שנותרו בנתוני קפלר. לצמדי כוכבי הלכת e ו-f, ו-f ו-g, לכל אחד יש תהודה מסלולית של 3:4.

ישנה אפשרות שיש עוד יותר כוכבי לכת המקיפים את HD 110067 במסלולים רחבים יותר בתוך אזור המגורים של הכוכב. עם זאת, אם יש עוד כוכבי לכת, לא TESS ולא CHEOPS תיעדו מעבר. המשמעות היא שניסיון למצוא כוכב לכת שביעי או שמיני יהיה "חיפוש עיוור", אומר לוקה. "אבל אם התמזל מזלנו ומצאנו כוכב לכת נוסף, אז בוודאי שזה יהיה מעניין מאוד בגלל הסיכויים הפוטנציאליים שלו למגורים."

עם זאת, אין סיכוי לחפש כוכבי לכת נוספים בזמן הקרוב. אם היה כוכב לכת במסלול של 75 יום, למשל, CHEOPS היה צריך לצפות ב-HD 110067 לפחות לזמן הזה כדי לצפות במעבר אחד. עם זאת, התבוננות בזמן היא מאוד יקרה, כפי שמסביר לוקה; "אנו מעדיפים להשקיע משאבי תצפית בחידוד הפרמטרים של כוכבי הלכת המוכרים במערכת".

מאפיין את כוכבי הלכת

עבודה נוספת על המערכת תכלול במקום זאת חידוד הפרמטרים של כוכבי הלכת המוכרים - אשר תלויה במדידת המסות שלהם. הרדיוס של כל כוכב לכת נקבע לפי כמות אור הכוכבים שהם חוסמים כשהם עוברים מול הכוכב - גודלם נע בין 1.9 ל-2.85 רדיוסי כדור הארץ. המסות נקבעות על ידי מדידות מהירות רדיאליות, הבודקות כיצד כוכבי הלכת גורמים לכוכב להתנדנד. לאחר שידועים גם הרדיוס וגם המסה שלהם, ניתן לחשב את הצפיפות של כוכבי הלכת. ניתן לקבוע אם לכוכבי הלכת יש אטמוספרות עבות על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב.

עד כה התקבלו מסות רק עבור שלושה מכוכבי הלכת, במיוחד כוכבי הלכת b (5.69 מסות כדור הארץ), d (8.52 מסות כדור הארץ) ו-f (5.04 מסות כדור הארץ). זה נעשה באמצעות ה HARPS-צפון מכשיר על הטלסקופ הלאומי גלילאו באיים הקנריים וב ספקטרוגרף CARMENES על 3.5 מטר מצפה הכוכבים של קלאר אלטו בספרד.

"שלושת כוכבי הלכת הנותרים עדיין עפים מעט תחת יכולות הזיהוי שלנו", אומר קמרון. בפרט, פעילות כוכבים יכולה להסוות את אותות המהירות הרדיאלית של כוכבי הלכת. "אז הדבר הבא שצריך לעשות הוא לדחוף עמוק יותר עם המהירויות הרדיאליות כדי שנוכל לקבוע את המסות של כוכבי הלכת."

זוגות של כוכבי לכת נוכלים שנמצאו משוטטים בערפילית אוריון

מדידות תזמון מעבר מספקות דרך נוספת למדידת המסות הפלנטריות. כאשר כוכבי הלכת מקיפים את הכוכב שלהם, כוח המשיכה שלהם יכול למשוך זה את זה אחורה, או להאיץ זה את זה, וכתוצאה מכך אי התאמות קלות במועד שבו רואים את כוכבי הלכת עוברים. גודל הפער נקבע על ידי כוח המשיכה, ומכאן המסה שלהם.

ללא קשר לאיך נראות כוכבי הלכת הללו, קיומם במסלולי תהודה בלבד בולט. התיאוריה מציעה שכוכבי הלכת נוצרו ברזוננסים אלה. בדרך כלל תהודות אלה נהרסות לאחר מכן על ידי הפרעות כבידה מכוכבים חולפים או כוכבי לכת ענקיים שודדים, אבל נראה שבסביבות HD 110067 זה לא קרה.

"בהינתן סביבה יציבה דינמית יכולה להיווצר מערכת פלנטרית מהסוג האידיאליסטי הזה, ועוד יותר מדהים היא יכולה לשרוד במשך זמן רב מאוד", אומר קמרון.

ככזה, HD 110067 עשוי לספק חלון לאורך זמן, תוך שמירה על התצורה שהייתה לכוכבי הלכת מיד לאחר היווצרותם.

הממצאים מתוארים ב טבע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/