עדויות לכוכב לכת נוסף במערכת השמש החיצונית

חוקרות מאוניברסיטת אריזונה בארצות הברית מצאו עדויות לכך שגוף שגודלו כגודל כדור הארץ מקיף את השמש במרחק גדול בהרבה ממרחקו של נפטון, כוכב הלכת הרחוק ביותר מהשמש. זוג החוקרות מדדו את נטיות הציר של עצמים רבים בחגורת קויפר, אזור במערכת השמש החיצונית, ומצאו כי הן מושפעות מתנועתו של גוף שעדיין לא התגלה.

עוד כתבות באתר "מדע גדול, בקטנה":

הספינה העתיקה ממעגן מיכאל

הידעתם? כוכב יכול לבלוע כוכב אחר!

על הכוח החזק וכליאת קוורקים

על חרבות וחומרים מרוכבים

מערכת השמש נוצרה מדיסקה גדולה של גז ואבק שבה התגבשו גופים בגדלים שונים, שהפכו מאוחר יותר לכוכבי-הלכת המוכרים לנו. לפיכך, רוב הגופים הגדולים במערכת השמש מקיפים אותה באותו מישור. גופים קטנים יותר הושפעו במהלך חייהם מכוחות המשיכה של הגופים הגדולים, ולכן הזווית בין מישור ההקפה שלהם סביב השמש למישור הממוצע, שאותו מקיפים כוכבי הלכת גדולה באופן יחסי. לדוגמה, בתמונה ניתן לראות את מסלולו של פלוטו, שנטיית הציר שלו גדולה בהרבה מנטיית הציר של שאר כוכבי הלכת.

כמו פלוטו - שאינו כוכב לכת, אלא כוכב לכת ננסי (אנו מתנצלים על הפגיעה ברגשות חובבי פלוטו בקהל, אבל זוהי ההגדרה הרשמית), מסלולם של רבים מהגופים הקטנים בחגורת קויפר נטוי ביחס לשמש. מעבר לנטיית צירם, משתנה גם כיוון המסלול שלהם. כדי להבין מהו כיוון המסלול, דמיינו סביבון שעומד להתעייף); מעבר לעובדה ש"גג" הסביבון נטוי ביחס לרצפה בזוית קבועה, מקל הסביבון משנה את הכיוון אליו הוא מצביע במשך הזמן.

כך נראית מערכת השמש עם כוכב הלכת הנוסף(הדמיה: אוניברסיטת אריזונה)

תנועה כזו מכונה תנועת נקיפה (פרצסיה). כעת, אם תדמיינו שמסלולו של אחד הגופים בחגורת קויפר מצוייר על גג הסביבון, תראו שאמנם זווית הנטיה שלו קבועה - אך כיוונו משתנה. אם נסתכל על כיווני המסלולים של גופים רבים בכל רגע נתון, נראה שכל אחד מהם מצביע לכיוון אחר. לעומת זאת, ממוצע כיווני המסלולים צריך להיות קרוב לכיוונו של המישור בו מקיפים כוכבי הלכת הגדולים את השמש. הסיבה לכך נעוצה בתנע הזוויתי ההתחלתי של הגופים הקטנים, לפני שהוסטו ממסלולם על ידי כוכבי לכת גדולים יותר.

כאשר בחנו החוקרות את נטיות הציר של מעל 600 גופים בחגורת קויפר, הן מצאו שכיוון מסלולם של גופים הנמצאים במרחקים של בין 6 ל-10 מיליארד ק"מ מהשמש שונה מהותית מהממוצע של שאר כוכבי-הלכת. אחד ההסברים לעיוות זה הוא כוח המשיכה של כוכב-לכת שעדיין לא התגלה, המקיף את השמש במרחק של כ-15 מיליארד ק"מ; פי מאה ממרחקו הממוצע של כדור הארץ מהשמש. לפי התחזיות, מסתו של כוכב הלכת החדש צריכה להיות דומה למסתו של כדור הארץ.

חגורת קויפר היא כינויה של טבעת (הדומה יותר לדונאט, למעשה) המורכבת מגופים בגדלים שונים המקיפים את השמש במרחק של כעשרה מיליארד ק"מ. קיומה של החגורה הוצע לראשונה על ידי מספר אסטרונומים במאה הקודמת, ביניהם ג'רארד קויפר, בנסיון להסביר מה עלה בגורלו של החומר שלא התגבש לכדי כוכבי לכת בזמן היווצרות מערכת השמש. שנים רבות הניחו האסטרונומים שהעצמים המרכיבים את חגורת קויפר התפזרו למרחקים גדולים יותר בעקבות כוחות המשיכה של כוכבי הלכת הגדולים במערכת השמש. אולם, ב-1992 התגלה העצם הראשון בחגורת קויפר על ידי האסטרונום הבריטי-אמריקני דייויד ג'ואיט, כיום פרופסור באוניברסיטת קליפורניה בלוס-אנג'לס (UCLA).

הדמיה של כוכב הלכת הנוסף(הדמיה: אוניברסיטת אריזונה)

בשל מרחקם הרב מהשמש, העצמים הנמצאים בחגורת קויפר מצויים בטמפרטורות נמוכות בהרבה מאלו המוכרות לנו מחיי היום-יום. לפיכך, גופים קפואים אלו מהווים עדות להרכב ומבנה מערכת השמש כפי שהיה שנים ספורות לאחר היווצרותה.

קיומם של גופים בגדלים אלו באיזור חגורת קויפר מתאים לתיאוריות המקובלות להיווצרות מערכת השמש. כאמור לעיל, מערכת השמש נוצרה מדיסקה לוהטת של גז ואבק שהתקררה ובה התגבשו גופים בגדלים שונים. גופים אלו התנגשו זה בזה ויצרו כוכבי לכת קדומים שמסתם היה כמסתו של כוכב הלכת מאדים (כחצי ממסת כדור הארץ). חלק מהגופים הללו הועפו ממערכת השמש הפנימית על ידי גופים גדולים מהם ומצאו עצמם במערכת השמש החיצונית. אם הגוף אותו חוזות החוקרות אכן קיים, יתכן והוא שריד לתהליכים קדומים אלו.

לאחרונה הכריזו חוקרים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק) שמצאו עדויות לקיומו של כוכב לכת חדש, אותו הם מכנים "כוכב לכת תשע". אם התחזיות לקיומו ולקיום כוכב הלכת הנוסף אליו מתייחס מחקר זה אכן נכונות, ייתכן שאנו עומדים בפתחו של עידן חדש שבו יגדל רוחבה של מערכת השמש שלנו.

הכתבה פורסמה באתר "מדע גדול, בקטנה" ובדף הפייסבוק "מדע גדול, בקטנה"

למאמר המלא

להודעה לעיתונות של החוקרות