חשיפה ישראלית: זהו אורך היממה בשבתאי
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב וממכון ויצמן חישבו וגילו שהיממה בכוכב הלכת המרוחק קצרה ביותר מחצי - 10 שעות וכ-32 דקות. מחקרם יתפרסם באחד מכתבי העת המובילים בעולם: "זה הרבה יותר מסתם פתרון לחידה מעניינת"
כולנו יודעים שאורך היממה בכדור הארץ הוא כמעט 24 שעות. בזכות מחקר ישראלי שהתפרסם אמש בכתב העת היוקרתי Nature אנחנו יודעים מעתה גם מהו אורך היממה בכוכב שבתאי. אורך היממה עבור רוב כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו הוא נתון פיזיקאלי ברור שמוכר היטב למדע המודרני. בכוכב שבתאי המצב שונה, ועד היום לא היה למדענים מידע ודאי בנוגע לזמן הסיבוב העצמי, שהוא אורך היממה, של כוכב לכת זה.
מחקר שבוצע על ידי ד"ר רוית חלד, חוקרת מדעים פלנטריים בחוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף ד"ר אלי גלנטי וד"ר יוחאי כספי ממכון ויצמן למדע, מתאר שיטת חישוב חדשה שעשויה להוות פיתרון מדויק לשאלת אורך היממה בכוכב שבתאי. התשובה לשאלה שסקרנה את המדענים היא 10 שעות ומעט יותר מ-32 דקות.
"שבתאי הוא כוכב לכת מסוג ענק גזים - פלנטה העשויה כולה מגזים, בעיקר מימן והליום", מסבירה מובילת המחקר ד"ר רוית חלד. "מכיוון שהוא עשוי גזים, אין לו פני שטח יציבים, ולכן לא ניתן לקבוע את זמן הסיבוב שלו בשיטה המקובלת עבור כוכבי לכת מוצקים: בחירת סימן מזהה על פני השטח ומדידת הזמן החולף עד שהוא נצפה שנית. בנוסף, ענקי הגזים מכוסים תמיד בשכבת עננים, המקשה עוד יותר על מלאכת המדידה".
חלד, שמעורבת במשימות חלל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית, ביניהן חללית המחקר "קאסיני" ו"ג'ונו" שתגיע לכוכב הלכת צדק ב-2016, מסבירה כי במהלך השנים ניסו מדענים להעריך את אורך היממה של שבתאי בשיטות שונות, אך התוצאות לא היו אחידות. הפערים ביניהן הגיעו לעד 15 דקות - פרק זמן משמעותי במונחים של חקר מערכת השמש, והוויכוח המדעי נמשך.
"ב-1977 שיגרה נאס"א את החללית וויאג'ר 2, שהביאה לנו מידע רב ערך על ארבעת כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש שלנו – שבתאי, צדק, אוראנוס ונפטון", היא ממשיכה, "על פי תצפיות וויאג'ר 2 נקבע כי זמן הסיבוב של שבתאי הוא 10 שעות, 39 דקות ו-22 שניות, ונתון זה נחשב לאמין במשך כ-30 שנה. כך היה עד שמדידות מהחללית קאסיני, שנכנסה למסלול סביב שבתאי ב-2004, הראו כי שיטת המדידה ששימשה את וויאג'ר 2 לא שיקפה למעשה את זמן הסיבוב של כוכב הלכת, וחידת אורך היממה של שבתאי נפתחה מחדש".
שלושת החוקרים ביקשו לספק תשובה לשאלה באמצעות שיטת חישוב המכונה "אופטימיזציה סטטיסטית", שבעזרתה העריכו את מהירות הסיבוב של כוכב הלכת על ידי קישור לשדה הגרביטציה שלו, דחיסות החומר וצורתו הפחוסה. בדרך זו הם חישבו זמן סיבוב של 10 שעות, 32 דקות ו-45 שניות. כדי לבחון את אמינות שיטתם, חישבו החוקרים באמצעותה גם את זמן הסיבוב של צדק, המוכר היטב למדע - והגיעו לתוצאה הנכונה.
"לממצאים שלנו יש משמעות נרחבת, הרבה מעבר למציאת פתרון לחידה מעניינת", מסבירה ד"ר חלד. "המספר שקיבלנו עבור שבתאי קצר בכ-7 דקות מההערכה המקובלת. המשמעות עבור המבנה הפנימי
של שבתאי היא שהליבה קטנה יותר ושישנם בתוך הפלנטה פחות חומרים כבדים כמו סלעים, מתכות וקרח". לדבריה, "זמן הסיבוב החדש מראה שהרוחות על פני שבתאי חלשות יותר וגם יותר סימטריות, כלומר נושבות גם מזרחה וגם מערבה, מה שקרוב יותר למאפיינים של צדק. זה למעשה מראה שהדמיון בין צדק לשבתאי רב יותר משחשבנו".
על הדרך שעברו החוקרים מספרת חלד: "המחקר ארך די הרבה זמן. אפשר להגיד שלקח לרעיון זמן להתבשל. כבר ב-2011 תהינו האם ניתן להשתמש בשדה הגרביטציה של שבתאי כדי להגיד משהו על מהירות הסיבוב שלו. התשובה התחלפה מכן ללא ובחזרה. לאט לאט הרעיון התפתח עד שממש התחלנו לעבוד על הבעיה באופן יותר אינטנסיבי בשנה האחרונה. כדי לאשר שהשיטה שלנו נכונה 'הפעלנו' אותה על צדק, שעבורו אנחנו יודעים את מהירות הסיבוב וקיבלנו את התוצאה הנכונה. מהירות סיבוב של כוכב לכת זה גודל פיסיקלי בסיסי במדעים פלנטריים ורצוי לדעת אותו במדויק".
במחקרים הבאים יבקשו שלושת החוקרים ליישם את הגישה החדשנית שפיתחו על ענקי גזים נוספים במערכת השמש - בעיקר אורנוס ונפטון, ואף להיעזר בה בחקר כוכבי לכת של שמשות אחרות. מחקרם יפורסם ב-Nature, אחד מכתבי העת המובילים בעולם.
לפנייה לכתב/ת 
