במהלך העשורים האחרונים התגלו יותר מ-5,000 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש , מרביתם מרוחקים עד 3,000 שנות אור מכדור הארץ. הרשימה כוללת כוכבי לכת קטנים וסלעיים קטנים כמו כדור הארץ, כוכבי לכת סלעיים ענקיים שמכונים "סופר ארץ", ענקי גז שגדולים פי כמה וכמה מצדק, "צדק חמים" שחגים בצמידות לכוכבים שלהם ועוד.
אסטרופיזיקאים אמנם הצליחו לקבל מידע על האטמוספרות של כוכבי לכת חוץ-שמשיים, אך טרם מצאו מענה לשאלות יסוד על אודות האטמוספרה של צדק - כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש שלנו - מה שמצריך מחקר ארוך טווח באמצעות תצפיות מתמשכות.
לשם כך, נעשה שימוש במכשיר שפותח לטובת גילוי וניתוח כוכבי לכת מרוחקים, אשר כוון לעברו של צדק. חוקרים מהמכון לאסטרופיזיקה ומדעי החלל בפקולטה למדעים של אוניברסיטת ליסבון השתמשו בספקטרוגרף ESPRESSO, שהותקן על טלסקופ VLT של ארגון המצפה האירופי הדרומי במצפה הכוכבים פאראנאל שבמדבר אטקמה בצפון צ'ילה, במטרה למדוד את מהירות הרוח על צדק, כשאת הממצאים פרסמו החוקרים בכתב העת Universe.
השיטה שפיתח הצוות נקראת מהירות דופלר והיא מבוססת על החזרת אור השמש על ידי עננים באטמוספרה של המטרה, זאת ביחס של מהירות תזוזת העננים אל מול מיקום הטלסקופ שעל פני כדור הארץ. השיטה פותחה על ידי קבוצת מחקר מטעם המכון לאסטרופיזיקה ומדעי החלל, על מנת לחקור את האטמוספרה של נוגה.
ביולי 2019, הצוות כיוון במשך חמש שעות את טלסקופ ה-VLT לאזור המשווני של צדק, כמו גם לחגורות הצפוניות והדרומיות המשווניות שלו. "האטמוספרה של צדק, בגובה העננים הנראים מכדור הארץ, מכילה אמוניה, אמוניום הידרוסולפיד ומים, היוצרים פסים אדומים ולבנים. העננים העליונים, הממוקמים באזור הלחץ של 0.6 עד 0.9 בר, עשויים מקרח אמוניה. ענני מים יוצרים את השכבה הצפופה והנמוכה ביותר, ויש להם את ההשפעה הגדולה ביותר על הדינמיקה של האטמוספרה", אמר פדרו משאדו, מהמכון לאסטרופיזיקה ומדעי החלל.
4 צפייה בגלריה
קונסולת בקרה של ספקטרוגרף ESPRESSO, במהלך תצפית על צדק עם אחד מטלסקופי ה-VLT, במצפה הכוכבים פאראנאל שבצפון צ'ילה
(צילום: Pedro Machado)
4 צפייה בגלריה
קונסולת בקרה של ספקטרוגרף ESPRESSO, במהלך תצפית על צדק עם אחד מטלסקופי ה-VLT, במצפה הכוכבים פאראנאל שבצפון צ'ילה
(צילום: ויקיפדיה)
הודות לשימוש בספקטוגרף ESPRESSO, הצליחו החוקרים למדוד רוחות שנשבו על צדק בעוצמה של 60 עד 428 קמ"ש. "אחד הקשיים במדידה נבע מהיכולת לדעת בדיוק לאיזו נקודה בדיסקה של צדק אנו מביטים, בשל הרזולוציה העצומה של טלסקופ VLT. הקושי נקשר לעובדה שקבענו רוחות בדיוק של מטרים לשנייה, כאשר הסיבוב של צדק הוא בסדר גודל של 10 קילומטר לשנייה בקו המשווה (היותו כוכב לכת גזי גורם לו להסתובב במהירויות שונות בהתאם לקו הרוחב של הנקודה עליה מביטים)", הוסיף משאדו.
כדי לאמת את היעילות של מהירות דופלר מטלסקופים על פני כדור הארץ במדידת רוחות על צדק, החוקרים אספו מדידות שהתקבלו בעבר על מנת להשוות את הממצאים. רוב הנתונים הקיימים נאספו על ידי מכשירים בחלל והשתמשו בשיטה אחרת, המורכבת מהשגת ערכי מהירות רוח ממוצעת באמצעות מעקב אחר דפוסי עננים בתמונות שצולמו בזמנים קרובים. העקביות בין ההיסטוריה הזו לבין הערכים שנמדדו במחקר שפורסם כעת מאשרת את היתכנות יישום מהירות דופלר בתוכנית לניטור רוחות צדק מכדור הארץ.
4 צפייה בגלריה
החוקר פדרו משאדו במצפה הכוכבים פאראנאל שבמדבר אטקמה בצפון צ'ילה
(צילום: Pedro Machado)
הניטור יאפשר לצוות המחקר לאסוף נתונים על האופן שבו הרוחות משתנות לאורך זמן ויהיה חיוני לפיתוח מודל אמין למחזוריות האטמוספרית של צדק. מודל חישוב זה אמור לשחזר את ההבדלים ברוחות בהתאם לקו הרוחב ולסופות צדק, מה שיעזור להבנת גורמי התופעות האטמוספריות של כוכב הלכת.
החוקרים מתכוונים להרחיב את התצפיות עם ספקטרוגרף ESPRESSO לשם כיסוי נרחב יותר של דיסקת צדק, בנוסף לאיסוף נתוני הרוח לאורך כל תקופת הסיבוב שלו סביב צירו. הגבלת התצפיות לטווחים מסוימים של אורכי גל תאפשר מדידת רוחות בגבהים שונים, כך שיתקבל מידע על ההובלה האנכית של שכבות האוויר. לאחר שליטה בטכניקה בתצפיות על כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש, מקווים החוקרים ליישם זאת גם על האטמוספרה של שבתאי, השני בסדרת כוכבי הלכת הגזיים.
