צדק ושבתאי הם ענקי הגז הגדולים במערכת השמש, המורכבים בעיקר ממימן והליום בדומה לשמש. הם מרוחקים מאוד מהשמש ולכן מתאפיינים בטמפרטורות נמוכות באופן קיצוני – יותר ממאה מעלות צלזיוס מתחת לאפס. לעומתם, יש כוכבי לכת ענקיים מחוץ למערכת השמש, שהטמפרטורה בהם גבוהה בשל קרבתם לכוכבים אותם הם מקיפים.
3 צפייה בגלריה
הדמיה של כוכב לכת ענק גזי, בגודל של שבתאי אך עם טמפרטורות דומות לכדור הארץ, שהתגלה כבעל אטמוספרה עשירה במתאן
(הדמיה: NASA/JPL-Caltech)
כוכב לכת חוץ-שמשי שכזה, המכונה TOI-199b, נצפה ונותח באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א. במחקר שהתפרסם בכתב העת Astronomical Journal, התגלה כי מדובר בכוכב לכת שגודלו דומה לזה של שבתאי, עם טמפרטורה שגבוהה בעשרות מעלות מהממוצע בכדור הארץ ואטמוספרה עשירה במתאן – הראשון מסוגו שהאטמוספרה שלו נותחה.
המידע החדש על הרכב האטמוספרה של כוכב הלכת הזה שופך אור על ההיווצרות וההתפתחות של כוכבי לכת. בנוסף לכך, הבנתם של אסטרונומים את אופן פעולת האטמוספרה של כדור הארץ עשויה להשתפר גם היא הודות לממצאי המחקר, בהובלת אסטרונומים באוניברסיטת פן סטייט והמעבדה להנעה סילונית של נאס"א בקליפורניה.
"אחד היתרונות העיקריים של מחקרים על כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו, המכונים כוכבי לכת חוץ-שמשיים, הוא היכולת לחקור סוגים רבים ושונים של כוכבי לכת – במיוחד כאלה שאנחנו לא רואים במערכת השמש – כדי ללמוד על האופן שבו מערכות פלנטריות נוצרות ומתפתחות", אמר ד"ר רניו הו, אסטרונום ואסטרופיזיקאי באוניברסיטת פן סטייט, שעמד בראש צוות המחקר. "מאז שהתגלה כוכב הלכת החוץ-שמשי הראשון בשנת 1992, אסטרונומים מצאו אלפי כוכבי לכת מסוג זה. עם זאת, זו הפעם הראשונה שהאטמוספרה של אחד מהם נחקרה בפירוט".
כוכב הלכת TOI-199b מקיף כוכב הנמצא במרחק של יותר מ-330 שנות אור מכדור הארץ, כל 100 ימים בערך. הטמפרטורה שלו היא כ-80 מעלות צלזיוס – חמה מנקודת מבט אנושית, אך לא גבוהה בהרבה מהטמפרטורות הגבוהות ביותר שתועדו על כדור הארץ (56.7 מעלות צלזיוס, ב-10 ביולי 1913 ב"עמק המוות" שבקליפורניה). הטמפרטורה הזו בהחלט סבירה ביחד לכוכבי לכת חוץ-שמשיים אחרים בעלי טמפרטורה לוהטת, או ענקי הגז הקפואים של מערכת השמש.
כדי לאפיין את האטמוספרה של TOI-199b, השתמשו החוקרים בטכניקה הנקראת ספקטרוסקופיית העברה, כדי לנתח אור מהכוכב שעובר דרך האטמוספרה של כוכב הלכת. כדי שזה יעבוד, מסלולו של כוכב הלכת חייב להיות מיושר כך שהוא יעבור בין הכוכב שלו לטלסקופ. המכשור של טלסקופ החלל ג'יימס ווב מפרידים את אור הכוכב לאורכי הגל המרכיבים אותו, בדומה לאופן שבו מנסרה יכולה להפריד אור לבן רגיל לצבעי הקשת. "כאשר כוכב לכת חולף מול הכוכב שלו, חלק מאור הכוכב עובר דרך האטמוספרה של כוכב הלכת, שם הוא מקיים אינטראקציה עם היסודות והמולקולות באטמוספרה", אמר ד"ר ארון בלו-ארוף, אסטרונום מהמעבדה להנעה סילונית, שנמנה עם צוות המחקר. "יסודות ספציפיים יספגו אורכי גל ספציפיים של אור, ויותירו חותם בספקטרום האור, מה שמסייע בניתוח הרכב האטמוספרה".
המעבר עצמו נמשך כשבע שעות, זמן רב יותר ממעברים עבור כוכבים חוץ-שמשיים שגודלם עולה על זה של צדק, שיכולים להימשך שעה או פחות. ההבדלים בין ספקטרום הבסיס לספקטרום המעבר מראים אילו אורכי גל של אור נספגים על ידי אטמוספרת כוכב הלכת ומשמשים לזיהוי היסודות והמולקולות המרכיבים את האטמוספרה שלו. בנוסף למתאן, התצפיות שביצעו החוקרים רמזו על כך שהאטמוספרה של TOI-199b מכילה גם אמוניה ופחמן דו-חמצני. "עם תצפיות נוספות על כוכב לכת זה, נוכל לקבוע את השפע היחסי של גזים שונים אלה באטמוספרה שלו", אמר ד"ר הו. "תמונה מלאה יותר זו של אטמוספרת כוכב הלכת החוץ-שמשי הזה יכולה לשמש לשיפור המודלים הקיימים ואולי אף להבנה טובה יותר כיצד כוכבי לכת והאטמוספרות שלהם נוצרים ומתפתחים, לרבות כדור הארץ".
