טלסקופ החלל ווב מצלם את התמונה הראשונה שלו של כוכב לכת

אסטרונומים חשפו את התצלום הראשון של כוכב לכת שצולם על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) של נאס"א. התמונה מציגה את הכתם הבהיר של עולם כבד פי שבעה מצדק המקיף כוכב במרחק של כמעט 400 שנות אור. התוצאה פורצת הדרך היא האחרונה בשלל ממצאים מוקדמים של כוכבי לכת מהטלסקופ, ומבחן טכנולוגיות שיאפשרו הדמיה ישירה של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ על ידי טלסקופי חלל עתידיים.

"זה מרגש," אמר אארין קרטר, אסטרונום מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, וחלק מהצוות שעיבד את התמונה. "התוצאה היא, בכנות, מעולה."

JWST, טלסקופ עשרות שנים בהתהוות ששוגר בדצמבר 2021 וכעת צף במרחק של מיליון מיילים מכדור הארץ, הפך לפעולה מלאה הקיץ. כבר, הוא צפה בגלקסיות רחוקות בשחר היקום וצפה בנוף נהדר של צדק, בין יתר התוצאות המוקדמות. אסטרונומים טוענים כי הטלסקופ גם מתפקד פי 10 טוב מהצפוי בתצפית על כוכבי לכת.

התמונה החדשה, המתוארת ב נייר נלווה פורסם אתמול בלילה באינטרנט, מגיע מ צוות בראשות האסטרופיזיקאי סשה הינקלי באוניברסיטת אקסטר בבריטניה. החוקרים הצביעו JWST על הכוכב המסתובב במהירות HIP 65426, שם כבר היה ידוע על קיים כוכב לכת; מכשיר SPHERE בטלסקופ Very Large בצ'ילה תחילה צולם כוכב הלכת בשנת 2017. הצוות של הינקלי ביקש לבדוק ולאפיין את יכולתו של JWST לראות את כוכב הלכת, הנקרא HIP 65426 b.

אסטרונומים צילמו ישירות כשני תריסר כוכבי לכת חיצוניים, אבל JWST ירחיב מאוד את היכולת על ידי שימוש במראה המשושה ברוחב 6.5 מטר, ויעלה על כל מצפה כוכבים מבוסס. "זה רגע של הבטחה," אמר ברוס מקינטוש, אסטרופיזיקאי והמנהל הנכנס של מצפה הכוכבים של אוניברסיטת קליפורניה.

ענק צעיר לוהט

כדי לצלם את HIP 65426 b, JWST חסמה את האור של הכוכב המארח שלו באמצעות מסכה קטנה ידוע כקורונגרף. זה חשף את כוכב הלכת המקיף, שהוא קלוש פי אלפי פעמים, כמו "גחלילית סביב זרקור", אמר הינקלי.

HIP 65426 b מסתובב בערך פי 100 רחוק יותר מהכוכב שלו מאשר כדור הארץ מהשמש, לוקח 630 שנים להשלים מסלול. מרחק זה אומר שקל יותר לראות את כוכב הלכת מול בוהק הכוכב; שבשילוב עם החום הקיצוני של כוכב הלכת ובכך הבהירות - יש לו טמפרטורת חריכה של כ-900 מעלות צלזיוס, חום שנותר מהיווצרותו רק לפני 14 מיליון שנה - הופכים אותו למטרה עיקרית להדמיה ישירה. "יש לו טמפרטורה דומה ללהבת נר", אמר בת בילר, אסטרונום מאוניברסיטת אדינבורו שהיה שותף להובלת הצוות.

הגודל והרגישות של JWST אפשרו לו לאסוף יותר אור מכוכב הלכת הזה מאשר כל מצפה כוכבים קודם השיג. (התמונה שלו נראית גרעינית יותר מזו של SPHERE רק בגלל ש-JWST צופה באורכי גל ארוכים יותר ואינפרא אדום.) זה אפשר להינקלי, בילר והצוות שלהם לחדד את ההערכה של מסת כוכב הלכת, שאותה הם מצמידים לשבע מסות צדק, פחות מההערכה של SPHERE של כ-10 התוצאות שלהם גם עוזרות לתקוע את הרדיוס של כוכב הלכת, שהוא פי 1.4 מזה של צדק. מודלים פשוטים של אבולוציה פלנטרית אינם יכולים להסביר בקלות את שילוב התכונות של העולם הזה; קרטר ציין כי הנתונים החדשים המדויקים יאפשרו למדענים לבדוק מודלים זה מול זה ו"להדק את ההבנה שלנו".

מאפייני פני השטח של HIP 65426 b אינם נראים בתמונה, אך בילר אמר שהוא "כנראה ייראה רצועות" כמו צדק, עם חגורות שנגרמו על ידי שינויים בטמפרטורה ובהרכב, ועשויים להיות כתמים באטמוספירה שלו שנגרמו על ידי סערות או מערבולות.

כוכב הלכת הענק אינו מסביר פנים לחיים כפי שאנו מכירים אותו, אך הוא מייצג מעמד של כוכבי לכת גדולים שמדענים להוטים ללמוד עליהם יותר. כנראה יופיטר מילא תפקיד מפתח בפיסול מערכת השמש שלנו, אולי לאפשר לחיים על פני כדור הארץ להשתלט. "יהיה נחמד לדעת אם זה עובד במערכות סולאריות אחרות," אמר מקינטוש.

מכיוון ש-JWST הרבה יותר יציב מהצפוי, מדענים אומרים שהוא אמור להיות מסוגל לצלם כוכבי לכת אקסו-פלנטים קטנים מהצפוי - אולי קטן כמו שליש ממסה של צדק. "אנחנו יכולים לדמיין דברים כמו נפטון ואוראנוס שמעולם לא צילמנו ישירות לפני כן," אמר אמילי ריקמן, אסטרונום במכון המדע של טלסקופ החלל במרילנד, המפעיל את JWST.

כעת, לאחר שהקורונגרף של JWST עבר את מבחן הדרכים שלו, הינקלי חושב שהאסטרונומים יעמדו בתור כדי להשתמש בו כדי לצלם תמונות מהעולם האחר. הוא מצפה לראות "בהחלט עשרות" עד סוף חייו של הטלסקופ. "אני מקווה שזה יותר כמו מאות."

מציץ בשמים רחוקים

בנוסף לתצלום כוכב הלכת, הצוות של הינקלי יכריז בימים הקרובים כי גילו מערך של מולקולות באטמוספירה של ננס חום חשוד - המכונה לפעמים "כוכב כושל" - המקיף כוכב מלווה. כבד יותר כמעט פי 20 מצדק, לעצם יש מסה ממש מתחת לסף שבו יכול להתחיל היתוך בליבתו.

באמצעות מכשיר ב-JWST שבוחר את תדרי האור, תהליך שנקרא ספקטרוסקופיה, המדענים מצאו מים, מתאן, פחמן דו חמצני ונתרן, כולם נחשפו ברמת פירוט חסרת תקדים. הם גם זיהו ענני סיליקה דמויי עשן באטמוספירה של הגמד החום המועמד, משהו שנרמז בעבר בחפצים כאלה אך מעולם לא התבסס. "לדעתי זה הספקטרום הגדול ביותר שהושג אי פעם של בן לוויה תת-כוכבי," אמר הינקלי. "מעולם לא ראינו דבר כזה."

התגלית באה בעקבות הודעה משבוע שעבר, כאשר צוות אחר של אסטרונומים דיווח שהם השתמשו ב-JWST כדי לזהות פחמן דו חמצני בכוכב אקסופלנט ענק בשם WASP-39 b הממוקם במרחק של 650 שנות אור מכדור הארץ - הפעם הראשונה שהגז נראה אי פעם בכוכב אקסופלנט. הם גם הבחינו במולקולת מסתורית באטמוספירה. אותו צוות בוחן גם שני עולמות ענק נוספים, עם תוצאות צפויות בחודשים הקרובים שיעזרו להרכיב תמונה כמעט מלאה של ההרכב האטמוספרי של ענקי גז כמו אלה. "זה הכוח של ג'יימס ווב," אמר יעקב בין, אסטרונום באוניברסיטת שיקגו ומנהיג שותף של הצוות.

התצפיות יבנו גם "מלאי כימי" שיראה את מה ש-JWST עשוי לזהות בשמי עולמות סלעיים קטנים יותר הדומים יותר לכדור הארץ, אמר ראש הצוות נטלי בטלחה, אסטרופיזיקאי בסנטה קרוז. היא אמרה שהצוות מתכנן "לדחוף את JWST לגבולותיו" בתצפיות ענקיות הגז הקרובות שלהם, ש"יגידו לנו מה אנחנו יכולים לעשות על כוכבי לכת יבשתיים".

צוותים אחרים עורכים את התצפיות הראשונות של JWST של TRAPPIST-1, כוכב ננס אדום קרוב יחסית שמקיף שבעה עולמות סלעיים בגודל כדור הארץ. כמה מכוכבי הלכת הללו נמצאים באזור המגורים של הכוכב, שם עשויים להיות תנאים המעדיפים מים נוזליים ואפילו חיים. בעוד ש-JWST אינו יכול לצלם ישירות את כוכבי הלכת, ספקטרוסקופיה תעזור לזהות את הגזים באטמוספרות שלהם - אולי אפילו רמזים לגזים שיכולים להצביע על פעילות ביולוגית. "מה שאנחנו באמת רוצים זה כדור הארץ," אמר מקינטוש.