האסטרונומיה עשתה צעד נוסף בחקר עולמות רחוקים בזכות לכידה חסרת תקדים: טלסקופ החלל ג'יימס ווב הצליח לצלם ישירות אקסופלנט קר הממוקם בדיוק 12 שנות אור של כדור הארץ. זה בערך אפסילון אינדי אב, כוכב לכת ענק גז שבגלל מאפייניו מאפשר לנו להתבונן בהיסטוריה האבולוציונית של מערכת השמש שלנו בדיוק שלא הושג קודם לכן.
בהזדמנות זו, חוקרים השתמשו בקורונגרף המתקדם של המכשיר מירי (אמצע אינפרא אדום) כדי להפריד בין האור של כוכב הלכת לזוהר המסנוור של הכוכב המארח שלו, אפסילון אינדי A. התוצאה היא התמונה החדה והמפורטת ביותר של כוכב לכת מגניב שכזה שהושגה אי פעם, אבן דרך אפשרית רק עם הטכנולוגיה החלוצית של ווב.
גילויו של אפסילון אינדי אב הוא רלוונטי לא רק בגלל קרבתו לכדור הארץ, אלא גם בגלל נדירותו: כוכבי לכת מהסוג הזה, עם טמפרטורות נמוכות כל כך ושאפשר היה לצפות בהם ישירות, מונים בקושי כמה עשרות בשיא הנוכחי.
דיוקן יוצא דופן: אפסילון אינדי אב, כוכב הלכת האקזו-קר הנחקר ביותר
כדור הארץ אפסילון אינדי אב מסקרן את הקהילה המדעית כבר שנים. קיומו נודע באמצעות מדידות עקיפות, במיוחד באמצעות טכניקת המהירות הרדיאלית, המזהה תנודות זעירות של כוכב שנגרמו מכוח הכבידה של כוכב לכת מסיבי. עם זאת, עד כה איש לא היה מסוגל לצפות בו ישירות.
שימוש ברגישות של מירי, הג'יימס ווב לכד את האור האינפרא אדום שנפלט על ידי אפסילון אינדי אב עצמו. אסטרטגיה זו חיונית לאיתור כוכבי לכת קרים, שהחום השיורי שלהם כבר אינו מספיק כדי לפלוט בנראה, אלא ניתן לחשוף אותם באינפרא אדום. התמונה מציגה גוף דמוי נקודה, לא פתורה בדיסק, כאשר האור של 10,6 מיקרון מופיע בגוונים כחולים והאור של 15,5 מיקרון מופיע בגוונים כתומים. מיקומו של הכוכב הראשוני מסומן, אם כי האור שלו בוטל על ידי הקורונגרף.
התוצאה בעלת ערך כפול: לא רק מאשר את קיומו של כוכב הלכת ותכונותיו הבסיסיות, אלא גם מאפשר להשוות את המאפיינים האטמוספריים שלו לאלו של ענקי הגז במערכת השמש שלנו.
עם טמפרטורה משוערת של 2 מעלות צלזיוס בלבד – כמעט בשווה למים נוזליים על פני כדור הארץ –, אפסילון אינדי אב הוא אחד מכוכבי הלכת הקרים עם התצפיות הישירות והמפורטות ביותר. זה הופך אותו להתייחסות חיונית לחקר אטמוספרות עשירות בתרכובות כמו מתאן, פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני, שיכולות להיות נוכחות בכמויות גדולות ולשנות באופן מהותי את פרופיל הספיגה של האור המגיע אלינו.
מעבדה טבעית להבנת התפתחותן של מערכות פלנטריות
הכוכב אפסילון אינדי א, המארח של כוכב הלכת הזה, הוא גמד כתום קריר במקצת ובגיל דומה לשמש שלנו. שכוכב לכת כה מסיבי וקר מקיף כוכב מסוג זה מציע לאסטרונומים את האפשרות חקור תהליכים של היווצרות פלנטרית והתפתחות אטמוספרית בהקשרים דומים מאוד לאלו ועם זאת רחוקים משלנו..
לדברי החוקר קרוליין מורלי (אוניברסיטת טקסס באוסטין), עד עכשיו נוכחותו של אפסילון אינדי אב הוסרה רק עד כה ניתוח עקיף. הבחירה בו כיעד עדיפות לטלסקופ ג'יימס ווב הייתה תגובה לציפייה למצוא כוכב לכת "שדומה יותר לצדק מכל כוכב אחר שצולם עד כה".
הסופר הראשי, אליזבת מתיוס (מכון מקס פלנק לאסטרונומיה, גרמניה), מציין שרוב כוכבי הלכת שנצפו ישירות עד כה היו גופים צעירים וחמים. "כאשר כוכבי לכת מתקררים ומתכווצים במהלך חייהם, הם הופכים הרבה פחות זוהרים וקשים יותר לחקר", מסביר מתיוס. זהו אחד האתגרים העיקריים עבור אסטרופיזיקה של כוכבי לכת בוגרים.
אפסילון אינדי אב היא אפוא הזדמנות נדירה לבחון ענק גז בשלב אבולוציוני מתקדם, בדומה לזה של גופים גדולים יותר במערכת השמש שלנו.
הדבר המעניין ביותר עבור מומחים הוא האפשרות של לנתח את הרכב האטמוספירה בְּדִיוּק. Epsilon Indi Ab חם רק בכ-100 מעלות מצדק ושבתאי, מה שמאפשר השוואות של תהליכי קירור, התכווצות וטיהור אטמוספרי בקנה מידה גדול. יתר על כן, בהשוואה לגמדים חומים צפים חופשיים, Epsilon Indi Ab קריר עוד יותר, מה שמאפשר לנו ללמוד עד כמה המודלים הנוכחיים משקפים את המציאות הנצפית.
זה מפתיע אפילו את המדענים עצמם
למרות שנוכחותו של אפסילון אינדי אב נחזה על ידי דפוסי המהירות הרדיאליים של הכוכב שלו, הפרמטרים האמיתיים שלו הבילו את הצוות. התברר כי לכוכב הלכת יש - על פי תצפיות ווב - כמעט פי שניים מהמסה הצפויה, הוא סובב מעט רחוק יותר מהכוכב שלו, ומתאר מסלול שונה ממה שחזו בתחילה. אי התאמה זו בין תחזיות תיאורטיות למדידות ישירות מדגישה את המורכבות של מערכות פלנטריות ואת הצורך לחקור מקרי שטח נוספים עם נתונים אמיתיים.
הצוות גם מצביע על איזו מוזרות אטמוספרית שמקשה על פרשנות הנתונים. על פי ניתוחים ראשוניים, אפסילון אינדי אב פחות בהיר מהצפוי באורכי גל קצרים יותר, מה שעלול להיות בגלל אטמוספירה עמוסה בכבדות במתאן ובגזים סופגים אחרים או בכיסוי עננים צפוף. התנהגות זו, יוצאת דופן עבור כוכבי לכת עם מאפיינים דומים, פותחת קווי מחקר חדשים על התהליכים הכימיים והפיזיקליים השולטים באטמוספרות פלנטריות בתנאי טמפרטורה קיצוניים.
כרגע, לקבוצה יש מדידות פוטומטריות מוגבלות, ויהיה צורך בתצפיות ספקטרוסקופיות נוספות כדי לקבוע בדיוק אילו מרכיבים שולטים באטמוספירה וכיצד הם משפיעים על שטף הקרינה.
