קצת על גילוי כוכבי לכת

אני עמוס מאוד לאחרונה, ולצערי הזנחתי את הבלוג. אני מנסה לחזור לשגרה, אבל זה עלול לקחת זמן. בינתיים, הנה סיכום של הרצאה שהעביר אצלנו בשבוע שעבר אבי שפורר, שעובד כרגע כחוקר בנאס"א. הוא דיבר על טכניקות לגילוי פלנטות, ומה ניתן לעשות איתן. כרגיל, ההרצאה הייתה מיועדת לאנשים עם רקע רחב באסטרופיזיקה, ולכן לא אוכל לסכם את כולה, אבל יש כמה נקודות מעניינות מאוד שעלו ממנה.

עקומת האור של מעבר כוכב לכת על פני כוכב

הטכניקה המרכזית כיום לגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש מתבססת על מעבר של כוכבי הלכת בינינו לבין הכוכב שלהם (טרנזיט). מסתבר שיש הרבה מאוד דברים שמשפיעים על האור שמגיע אלינו מכוכבים כאלו:

• כמובן, המעבר הראשי - כאשר כוכב הלכת חולף על פני הכוכב, הוא מסתיר חלק ממנו, ועל כן כמות הקרינה שתגיע אלינו בזמן המעבר תהיה קטנה בהתאם.
• בנוסף למעבר הראשי, ישנו גם מעבר משני - כוכבי הלכת הם לא חורים שחורים, והם מחזירים אור שפוגע בהם. על כן, כאשר הם חולפים מאחורי הכוכב, כמות האור שוב קטנה, אם כי הרבה פחות מאשר במעבר הראשוני.
• אמנם כוכב הלכת קטן בהרבה מהכוכב, אבל הוא עדיין מפעיל על הכוכב כוח, שיוצר כוחות גאות, שבתורם יכולים לגרום לכוכב להתעוות מעט והפוך לפחות כדורי.
  לחלק מכוכבי הלכת יש אטמוספירה - שכבת גז שמקיפה את כוכב הלכת ונשארת שם בגלל הכבידה שלו. זו יכולה להיות אטמוספירה דלילה ודקה מאוד, כמו על מאדים, או שכבת גז עצומה, כמו בצדק, או אולי משהו באמצע, כמו על כדה"א. כאשר כוכב הלכת עובר בינינו לבין הכוכב שלו, חלק מהאור מהכוכב עובר דרך האטמוספירה של כוכב הלכת, ונותרים בו סממנים של הרכב האטמוספירה. כמובן, ככל שהאטמוספירה דלילה ודקה יותר, פחות מהאור יושפע ממנה ויהיה קשה יותר לגלות את הסימנים הללו.
• כוכב הלכת מבצע תנועה סיבובית סביב הכוכב שלו, ועל כן בשלבים שונים של המסלול שלו הוא ינוע בכיוונים שונים ביחס אלינו. התנועה של כוכב הלכת יוצרת עיוות באור סביבו שתלוי בכיוון התנועה, ועל כן בחלקים שונים של המסלול יהיה אפקט מעט שונה על ההארה שנקבל מהכוכב.
• לכוכבי לכת תמיד יש נקודה שהיא הקרובה ביותר לכוכב שלהם באותו רגע, והיינו מצפים שהנקודה הזו תהיה הנקודה החמה ביותר על פני כוכב הלכת; אך בכוכבי לכת בעלי אטמוספרה נוצרות, בשל הסיבוב שלהם סביב עצמם, רוחות שסוחפות את האוויר החם עם כיוון הסיבוב, ועל כן הנקודה החמה ביותר תהיה שונה (בכדה"א, למשל, זה מתרגם לכך שהשעה החמה ביותר היא לא ב12:00 כי אם ב13:00). גם האפקט הזה משפיע על האור שחולף דרך האטמוספרה של הכוכב.

עקומת האור של מעבר כוכב לכת על פני כוכב, כאשר יש לנו אפשרות למדוד אותה ברגישות גבוהה במיוחד. כפי שניתן לראות, כאשר כוכב הלכת חולף מאחורי הכוכב, ישנה ירידה קטנה בעוצמת ההארה המגיעה מהכוכב.

כמובן, כל האפקטים האלו הם אפקטים יחסית קטנים. פרט לאפקט הראשון והעיקרי, שאותו אנחנו מגלים בצורה די עקבית והמכשירים שלנו בוודאות מספיק רגישים כדי לגלות, כל השאר מצריכים מכשירים הרבה הרבה יותר מדויקים, ואנחנו מגלים אותם לכל היותר במספר מקרים בודדים (את האפקט האחרון אנחנו כלל לא מצפים לגלות). אך אם יהיו לנו מכשירים רגישים מספיק כדי לגלות אותם ומודלים טובים מספיק, נוכל לדעת הרבה יותר דברים על המערכות הללו וברמת דיוק גבוהה בהרבה, ועל כן חשוב מאוד ללמוד את האפקטים הללו. למעשה, לפי מה שטוענת הקבוצה של ד"ר שפורר, עם מודלים טובים מספיק אפשר להשתמש במידע המדויק מטלסקופ החלל קפלר גם על מנת לאתר כוכבי לכת שאינם חולפים בינינו לבין הכוכב שלהם, אם כי במקרים כאלה כמות המידע שנוכל לגלות על המערכת מועטה בהרבה.

בנוסף, למדתי שמתוכננות שתי משימות לגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש - הראשונה היא משימה בשם TESS שמתוכננת ל2017; היא מיועדת לעבוד בצורה דומה לקפלר, כלומר להסתכל על הרבה מאוד כוכבים בו זמנית ולאתר מעברים של כוכבי לכת על פניהם, אך יש גם שוני מקפלר - בעוד שקפלר הוא ברגישות גבוהה מאוד ומסתכל על חלק גדול בשמיים, TESS תהיה ברגישות נמוכה יותר אך תסתכל על כל השמיים. למעשה, היא אמורה לצפות בכל הכוכבים הבהירים בשמיים. המשימה השנייה שמתוכננת היא משימה בשם PLATO, שמתוכננת להיות טובה יותר מקפלר וTESS ביחד, ואמורה להיות משוגרת ב2024 (אם כי קשה מאוד לדעת מה יהיה מצב משימות החלל עד אז).

טלסקופ החלל TESS