כוכבים מנוקדים מסתובבים

כל הכוכבים מסתובבים. כשכוכב דמוי-שמש נולד, הוא מסתובב באופן מהיר להפליא, ומשלים סיבוב אחד בכל כמה שעות. כשכוכבים מזדקנים, הסיבוב שלהם נעשה איטי יותר. השמש היא כוכב בגיל ביניים, והיא משלימה סיבוב כל כ-26 יום. חלק מהכוכבים המבוגרים יותר יכולים להסתובב הרבה יותר לאט מהשמש.

דמיינו לרגע שאתם מסובבים כדור כדורגל לבן, עם טלאי שחור אחד עליו. אתם יכולים לומר שהכדור מסתובב מאחר שאתם יכולים לראות שהטלאי השחור נע משמאל לימין דרך הכדור, ונעלם סביב לצד האחורי של הכדור, ואז חוזר שוב לצד השמאלי שלו. כעת, דמיינו שהכדור נמצא במרחק אלפי קילומטרים, ואתם מסתכלים עליו דרך טלסקופ. אתם עשויים שלא להיות מסוגלים לראות את הטלאי השחור נע משמאל לימין דרך הכדור, אולם כשהטלאי השחור פונה אליכם, הכדור ייראה כהה יותר מהמצב שבו הטלאי השחור מסתובב בחלק האחורי של הכדור ואתם רואים רק חלקים לבנים. לכן, באמצעות מדידה זהירה של בהירוּת הכדור כשהוא מסתובב, אתם יכולים לראות שהכדור בהיר כשהחלק הלבן פונה אליכם, הכדור מעומעם יותר כשהחלק השחור פונה אליכם, ואז הכדור נעשה שוב בהיר יותר כשהטלאי השחור מסתובב מחוץ לשדה הראייה פעם נוספת, ואתם יכולים לראות רק את החלקים הלבנים.

אותו הדבר נכון גם עבור כוכבים – מאחר שלכוכבים יש נקודות בהירות עליהם, הם נדמים כבהירים יותר ומעומעמים יותר בזמן שהם מסתובבים. אם אתם מודדים את בהירות הכוכב מאוד בזהירות, תמצאו שהבהירות שלו משתנה מגבוהה לנמוכה לגבוהה שוב, כשהכתמים מסתובבים לתוך שדה הראייה ומחוץ לו. לכן, על-ידי מדידת משך הזמן שלוקח לבהירות הכוכב להשתנות מבהירות גבוהה לנמוכה לגבוהה, אנו יכולים למדוד באיזו מהירות הכוכב מסתובב, אפילו שאיננו יכולים לראות את הפרטים של פני השטח שלו!

כוכבי לכת מגלים סודות של פני שטח גרמיים

למרבית הכוכבים יש כוכבי לכת שחגים סביבם. לעיתים אנו ברי מזל, והכוכב יוצר ליקוי (חסימה של אור השמש) של הכוכב המארח שלו בזמן שהוא נע סביב לכוכב. אם תמדדו את בהירות הכוכב מאוד בזהירות בזמן הזה, אתם תצפו באירוע “מעבר,” שמתואר לפרטים במאמר הזה. במהלך מעבר, כוכב הלכת חוסם חלק מאור הכוכב, ואסטרונומים בכדור הארץ רואים ירידה בכמות אור הכוכב הכוללת, שנמשכת כמה שעות [1].

כמות האור שחסרה במהלך אירוע המעבר תלויה בעיקר בשני דברים: כמה כוכב הלכת גדול, וכמה הכוכב בהיר. אם הכוכב בגודל של צדק, הוא יכול לחסום 2% או יותר מאור הכוכב. אם הכוכב קטן, כמו כדור הארץ, הוא עשוי לחסום רק 0.008% מאור הכוכב. גודל כוכב הלכת משנה את כמות אור הכוכב שחסר.

דמיינו שאתם צופים בטלוויזיה בהירה בחדר חשוך. מקצה החדר, האח הקטן שלכם מגיע בהליכה איטית לפני הטלוויזיה. האח שלכם יצר ליקוי בטלוויזיה – כמות האור הכללית שתראו מהטלוויזיה קטנה יותר בזמן שהוא מול הטלוויזיה. אולם, מה אם הטלוויזיה תכבה? אז בזמן שאחיכם יעבור ממול לטלוויזיה לא יחסר אור, מאחר שהטלוויזיה כבר כבתה. לכן, בהתבסס על כמות האור שחסר כשאחיכם עובר מול הטלוויזיה, אתם יכולים לדעת כמה הטלוויזיה בהירה (וככל הנראה גם כמה אתם צריכים להתעצבן על אחיכם).

כעת, בואו נדמיין כוכב בגודל של נפטון שחג סביב כוכב מעט קטן יותר מהשמש, כמו הכוכב HAT-P-11 b, שחג סביב כוכב שנקרא HAT-P-11. HAT-P-11 מסתובב פעם אחת כל 29 יום. הכוכב חוסם 0.3% מאור הכוכב פעם אחת כל 5 ימים, כשהוא חולף על פני הכוכב שלו בסיבוב מהיר וקרוב. אם לכוכב יש כתמים כהים עליו – כמו מסך הטלוויזיה שהיה מכובה באופן חלקי – כמות האור שחסרה כשכוכב הלכת עובר לפני הטלאי הבהיר של הכוכב גדולה יותר מכמות האור שחסרה כשכוכב הלכת עובר לפני טלאי כהה של הכוכב. לכן, אם נמדוד את בהירות הכוכב בצורה מדויקת מאוד במהלך מעבר, אנו יכולים להבין כמה הכוכב בהיר מתחת לכוכב הלכת, בהתבסס על כמות האור שכוכב הלכת חוסם כשהוא חולף על פני הכוכב.

HAT-P-11: כוכב סוּפר מנוקד

טלסקופ החלל קפלר של נאס“א צילם את הכוכב HAT-P-11 פעם בדקה במשך 4 שנים, כדי למדוד את הבהירות שלו בדיוק גבוה. האקזו-פלנטהHAT-P-11 חלפה לפני הכוכב שלה יותר מ-200 פעמים במהלך המשימה הזו, מה שאפשר לאסטרונומים למדוד את השונויות בבהירות על פני השטח של הכוכב באמצעות שיטת ”האח והטלוויזיה“ שתיארנו קודם לכן. כשכוכב הלכת עבר מעל לכתמי כוכב כהים על פני השטח של הכוכב, פחות אור נעלם מאשר כשכוכב הלכת עבר מעל לאזורים בהירים של הכוכב. הכוכב, לכן, אפשר לאסטרונומים לחקור לפרטים את כתמי הכוכב האינדיבידואליים, אף על פי שהטלסקופ לא היה מספיק חזק בשביל להתקרב ולראות את הכתמים באופן ישיר [2]!

מה שאסטרונומים מצאו היה שהכתמים על HAT-P-11 די דומים לכתמים שעל השמש שלנו (ראו איור 1) [3]. הכתמים האלה מופיעים במיקומים דומים על פני השטח של הכוכב, קרוב יותר למרכז הכוכב מאשר לקטבים (קצוות) שלו. הכתמים של HAT-P-11 דומים גם במידת הכהוּת שלהם לכתמי שמש – הם מעומעמים יותר בכ-30% משאר פני השטח של הכוכב. הכתמים גם דומים בגודלם לכתמי השמש, ובאופן טיפוסי גדולים פי 10 מכדור הארץ.

אולי התגלית המדהימה ביותר היא מספר הכתמים שאסטרנומים מצאו על HAT-P-11. נדמה שהשטח הכולל שמכוסה בכתמים גדול פי 100 על HAT-P-11 מאשר האזור שמכוסה בכתמים על השמש [3]. פני השטח של HAT-P-11 עשויים להיות מכוסים בכתמים עד 14% יותר [4] מפני השטח של השמש. זה הרבה כתמים! התגלית הזו תואמת לתחזית שלנו שכוכבים שמעט קטנים יותר מהשמש, עם זמני סיבוב דומים, אמורים להכיל כתמים רבים יותר מהשמש.

הנוף מ- HAT-P-11 b

אם הייתם מבקרים בכוכב החם להפליא HAT-P-11 b, היה לכם נוף די מרהיב על השמיים ביום, מאחר שהכוכב חג קרוב מאוד לכוכב שלו. אם הייתם מסתכלים למעלה על הכוכב, הוא היה נראה גדול פי 15 מאיך שהשמש נראית מכדור הארץ. כתמי הכוכב הגדולים יותר שאסטרונומים ראו על HAT-P-11 גדולים פי שתיים מהשמש כפי שנראית מכדור הארץ. כמובן, זה יהיה קשה מאוד לבקר בכוכב HAT-P-11 b מאחר שהוא כוכב גז ענק ללא פני שטח, כך שלא יהיה איפה לנחות, ומאחר שהוא קרוב כל כך לכוכב שלו, האטמוספרה שלו תהיה בטמפרטורה של אלפי מעלות. HAT-P-11 b הוא מקום שיכול להיות די לא נעים לבקר בו.

מה הלאה?

מקריאת המאמר הזה, אתם יודעים כעת שלכוכבים חגים יש ככל הנראה כתמים כהים על פני השטח שלהם, ולכוכבים מעט פחות מסיביים מהשמש יש כתמים שמתנהגים ממש כמו כתמי שמש. למדתם כיצד אסטרונומים יכולים להשתמש בכוכבים שחגים סביב לכוכבים רחוקים במטרה לחקור את כתמי הכוכב שלהם.

כדי לראות אם HAT-P-11 באמת מתנהג כמו השמש, יש דבר נוסף שאסטרונומים רוצים לבדוק. השמש נעה במחזור של 11 שנים, מכמה כתמים בודדים להרבה מאוד כתמים, ושוב לכמה כתמים בודדים. אנו רוצים לדעת האם ל-HAT-P-11 יש מחזור 11 שנים דומה, אולם התבוננו בו רק 11 שנים, אז מוקדם מדי לדעת אם לכוכב יש מחזור כמו השמש [5]. אסטרונומים ימשיכו להשתמש בטלסקופים בשנים הבאות כדי לצפות ב-HAT-P-11, ולבדוק אם המחזור שלו הוא כמו של השמש.

מילון מונחים

ליקוי (Eclipse): ↑ מצב שבו אובייקט אסטרונומי חוסם את האור מאובייקט אחר.

כוכב מארח (Host Star): ↑ הכוכב שסביבו אקזו-פלנטה מסתובבת.

מעבר (Transit): ↑ כאשר אקזו-פלנטה חוסמת את האור מהכוכב המארח שלה.

אקזו-פלנטה (Exoplanet): ↑ כוכב שחג סביב לכוכב אחר, שאינו השמש.

כתמי כוכב (Starspots): ↑ כתמים כהים על פני השטח של כוכבים, שנגרמים על-ידי שדות מגנטיים חזקים.

כתמי שמש (Sunspots): ↑ כתמים כהים על פני השטח של השמש, שנגרמים על-ידי שדות מגנטיים חזקים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.