באק רוג'רס והמבקרים מכוכב ברנארד

במרחק 6 שנות אור בלבד: אסטרונומים זיהו 4 כוכבי לכת מסביב לכוכב ברנרד
סוף לאחת החידות הוותיקות והמציקות ביותר באסטרונומיה תצפיתית
עודד כרמלי
https://www.space.gov.il/news-space/134713

אחרי 100 שנות חיפושים, אסטרונומים אישרו אתמול (שלישי) את קיומם של ארבעה כוכבי לכת המקיפים את כוכב בָּרנרד, ננס אדום המרוחק 5.9 שנות אור בלבד ממערכת השמש. ארבעת העולמות שהתגלו קטנים בהרבה מכדור הארץ, כאשר אחד מהם הוא כוכב הלכת הכי פחות מסיבי שהתגלה אי פעם בשיטת המהירות הרדיאלית.

השכן הקוסמי הקרוב, הקטן והעתיק שלנו
הכוכב הקרוב אלינו ביותר הוא פרוקסימה קנטאורי, במרחק 4.25 שנות אור, אבל כוכב זה הוא חלק ממערכת משלושת של כוכבים בשם אלפא קנטאורי. הכוכב הכי קרוב אחריו, והראשון שהוא כוכב בודד כמו השמש שלנו, הוא כוכב ברנרד. למרות שכוכב ברנרד הוא הקרוב ביותר הנראה מההמיספרה הצפונית שבה חיים רוב בני האדם בכדור הארץ, הוא בלתי נראה לעין – ורק ב-1916 גילה אותו האסטרונום האמריקאי אדוארד אמרסון ברנרד.

כמו רוב הכוכבים ביקום שלנו, כוכב ברנרד הוא ננס אדום – כלומר כוכב קטן, חיוור וקר בהרבה מהשמש שלנו. המסה של ברנרד היא רק 16% ממסת השמש שלנו וקוטרו הוא 19% מקוטר השמש, כלומר רק מעט גדול יותר מצדק. מאחר שהם מתיכים גרעינית את היסודות שבליבותיהם בקצב איטי הרבה יותר, ננסים אדומים יכולים לחיות טריליוני שנים – ולמעשה לאף אחד עוד לא נגמר "הדלק" מאז המפץ הגדול, לפני 13.7 מיליארד שנה. כוכב ברנרד הוא בן 10 מיליארד שנה, כלומר גילו הוא כבר כפול מגיל השמש שלנו – שצפויה להתנפח כענק אדום, לבלוע את כל כוכבי הלכת הפנימיים (כנראה לרבות כדור הארץ), להשיל את שכבותיה החיצונית ולהשאיר רק ליבה קרה, קטנה ומתה בשם ננס לבן.

Image
דיאגרמה המראה את הכוכבים הקרובים ביותר לשמש. קרדיט: Nsae Comp/NASA/Penn State University
דיאגרמה המראה את הכוכבים הקרובים ביותר לשמש. קרדיט: Nsae Comp/NASA/Penn State University

מבחינה זו, ננסים אדומים נחשבים למועמדים אידיאליים לקיומם של חיים מחוץ למערכת השמש – שהרי לחיים יש לכאורה נצח להתפתח על פני כוכבי הלכת המקיפים עליהם. מאידך גיסא, מאחר שהם קטנים וקרים כל כך, ה"אזור הישיב" מסביב לננסים אדומים – האזור מסביב לכוכב שבו הטמפרטורות אינן חמות מדי ואינן קרות מדי, ומאפשרות את קיומם של מים נוזלים על פני השטח – קרובות לננסים האדומים עוד יותר ממסלול כוכב חמה מסביב לשמש שלנו, ופירושו של דבר שכוכבי הלכת האלה נשטפים בקרינה עוצמתית מרוח השמש שיכולה להעיף את האטמוספרות של כוכבי הלכת הללו לחלל.
זאת ועוד, ננסים אדומים נוטים להתפרצויות סולאריות אדירות שמגמדות את מה שאנחנו מכירים מהשמש שלנו – ועלולות להרוג כל אורגניזם חי. אפילו כוכב ברנרד, שהוא כוכב ותיק, עדיין מתפרץ מפעם לפעם. ב-1998 נצפתה התפרצות כזו, ולמשך כמה דקות הכוכב התבהר ב-40% יותר.
כוכבי לכת זעירים, שמסתם 20% ממסת כדור הארץ
כך או כך, מרגע שהתגלה כוכב ברנרד ב-1916 מדענים חיפשו כוכבי לכת המקיפים אותו, והחל משנות השישים כל כמה שנים נטען כי נמצא כוכב לכת זה או אחר – אך כל טענות אלו הופרכו עד מהרה. שעה שכוכבי לכת חוץ-שמשיים התגלו מסביב לננסים אדומים רחוקים, כמו מערכת TRAPPIST-1 למשל, שאלת הימצאותם של כוכבי לכת מסביב לכוכב ברנרד הפכה לאחת האובססיות הארוכות באסטרונומיה המודרנית.

כעת, צוות חוקרים בהובלת ג'ייקוב בִּין מאוניברסיטת שיקגו שם קץ לוויכוחים. בין וצוותו בנו מכשיר מיוחד בשם MAROON-X, המורכב על חציו הצפוני של מצפה הכוכבים ג'מיני, שנמצא בהוואי. המכשיר "צד" כוכבי לכת חוץ-שמשיים בשיטת המהירות הרדיאלית. אומנם כוכבים מסיביים בהרבה מכוכבי הלכת שמקיפים אותם, אבל גם לכוכבי הלכת הקטנים השפעה כבידתית על כוכב השבת הגדול. MAROON-X רגיש לעיוותים המחזוריים באור הכוכב שנגרמים כתוצאה מהמשיכות הקלות הללו, עד כדי כך שהוא מסוגל לקבוע בוודאות כמה כוכבי לכת "מושכים" בו, ומה המסה של כל אחד מהם, לאור האפקט הנצפה.

Image
כוכב ברנרד בשמיים. קרדיט: Steve Quirk
כוכב ברנרד בשמיים. קרדיט: Steve Quirk

במשך 112 לילות תצפית, על פני שלוש שנים, החוקרים ניתחו בשיטה זו את כוכב ברנרד, ומצאו ראיות מוצקות לקיומם של שלושה כוכבי לכת – ששניים מהם הוצעו קודם לכן כמועמדים, והתצפית הנוכחית מאמתת סופית את קיומם. בנוסף, הצוות הצליב את נתוני MAROON-X עם נתונים מהמכשיר ESPRESSO שבמצפה הכוכבים האירופי הדרומי, ואישר את קיומו של כוכב לכת רביעי.

כוכבי הלכת שהתגלו הם כפי הנראה כוכבי לכת סלעיים, ולא כוכבי לכת גזיים. החוקרים מציינים שבשל זווית התצפית שלנו מכדור הארץ – כוכבי הלכת לעולם אינם חולפים על פני כוכב ברנרד, כך שאין לנו דרך למדוד את הרכבם בשיטה הספקטרוסקופית ולקבוע בוודאות את הרכבם. עם זאת, הנתונים שנאספו מספיקים כדי לשלול במידה רבה של וודאות את קיומם של כוכבי לכת נוספים במערכת – ספציפית של כוכבי לכת בגודל כדור הארץ המקיפים את כוכב ברנרד באזור הישיב שלו.

כוכבי הלכת שכן התגלו הם זעירים ממש, והמסה של כל אחד מהם היא רק כ-20% עד 30% ממסת כדור הארץ, וכוכב הלכת הרביעי והאחרון במערכת הוא הקל ביותר שהתגלה אי פעם בשיטת המהירות הרדיאלית. באשר לאפשרות קיומם של חיים במערכת, כוכבי הלכת שהתגלו קרובים כל כך לכוכב ברנרד ששנה על פניהם חולפת בכמה ימים. הם כנראה רותחים, שטופים בקרינה עזה וחסרי כל אטמוספרה.
12.03.2025