במחקר חדש, שפורסם בכתב העת Astrophysical Journal Letters, גילו אסטרופיזיקאים מאוניברסיטת נורת'ווסטרן כי רב השוני על הדמיון בין הרכב כוכבי הלכת לדיסקה שסובבת אותם ומובילה להיווצרותם, זאת בניגוד למה שהיה ידוע עד כה. על ידי חקר של אחד מבין שני כוכבי לכת חיצוניים - PDS 70b ו-PDS 70c - שנמצאים בתהליך היווצרותם, והדיסקה שסובבת אותם - PDS 70 - חשפו החוקרים לראשונה אי התאמה בהרכב הגזים של אטמוספרת כוכב הלכת PDS 70b, בהשוואה להרכב הגזים בתוך דיסקתו.
3 צפייה בגלריה
תיעוד הדיסקה PDS 70, עם כוכב הלכת PDS 70b (נקודה בהירה מימין)
(צילום: ESO/A. Müller et al)
"עד כה, נדמה היה שהיחס בין גזי פחמן וחמצן באטמוספרה של כוכב לכת תואם ליחסם של הגזים בדיסקה הסובבת אותו, שבה מתרחשים תהליכים שמובילים להיווצרו - בהנחה שכוכב הלכת צובר חומרים שמקורם בדיסקתו. במקום זאת, מצאנו כוכב לכת עם יחס פחמן וחמצן נמוך בהרבה בהשוואה לדיסקה שלו, מה שמעיד על כך שמה שהיה ידוע על היווצרות כוכבי הלכת שונה לגמרי", הסביר האסטרופיזיקאי ד"ר צ'י-צ'ון (דינו) שו מאוניברסיטת נורת'ווסטרן.
כל כוכבי הלכת נוצרים מדיסקה קדם-פלנטרית, שבה מתרחשים תהליכים מורכבים שאורכים מיליוני שנים, כאשר חלקיקי האבק והגז מתנגשים ונדבקים זה לזה, כתוצאה מכוח הכבידה, ויוצרים גושים קטנים. הגושים הללו גדלים עם הזמן, עד ליצירת גופים גדולים יותר ששמם פלנטסימלים - אבני הבניין של כוכבי הלכת. בסופו של דבר, הפלנטסימלים מתנגשים, מתאחדים ויוצרים את כוכבי הלכת.
עד לאחרונה, לא ניתן היה להשיג תצוגה ישירה של דיסקה קדם-פלנטרית, במטרה לעקוב אחר היווצרות של כוכב לכת, שכן מרבית כוכבי הלכת הינם עתיקים מדי, כך שהדיסקה שלהם נעלמה לחלוטין. עם זאת, היוצאים מן הכלל הם כאמור שני כוכבי הלכת PDS 70b ו-PDS 70c, שנחשבים לענקי-גז (כמו צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון) שגילם כ-5 מיליון שנים.
שני כוכבי הלכת נמצאים במרחק של 366 מיליון שנות אור מכדור הארץ, ונמנים על קבוצת הכוכבים קנטאורוס (Centaurus), שהיא מהגדולות שבקבוצות הכוכבים. "זו מערכת שבה ניתן לא רק לחזות בשני כוכבי לכת אשר עדיין מתפתחים, אלא גם ללמוד על החומרים שמהם נוצרו", אמר ד"ר ג'ייסון וואנג מהמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת נורת'ווסטרן. "מדובר בפעם הראשונה בה נמדד בהצלחה הרכבם של כוכבי לכת צעירים, תוך השוואת הרכבם לזה של הדיסקה שעוטפת אותם".
מחברי המחקר בחנו את הספקטרום (האור הנפלט) של PDS 70b, שטומן מידע רב ערך על ההרכב, התנועה, הטמפרטורה ומאפיינים נוספים של כוכב הלכת. בעזרת ניתוח הספקטרום, החוקרים השיגו מידע על ההרכב פחמן החד-חמצני והמים של PDS 70b, כשלאחר מכן חושב היחס בין פחמן וחמצן באטמוספרה של כוכב הלכת המתפתח, תוך השוואת היחס למדידות הרכב הדיסקה אשר בוצעו במחקרי עבר.
"בתחילה ציפינו שהיחס בין פחמן לחמצן בכוכב הלכת יהיה דומה לזה של הדיסקה ממנה נוצר", אמר ד"ר שו. "אלא שגילינו שכמות הפחמן ביחס לחמצן של כוכב הלכת נמוכה בהרבה מהיחס שלהם בדיסקה - ממצא מפתיע שמעיד על כך שהיווצרות כוכבי לכת היא מסובכת יותר מכפי שהיה נדמה".
החוקרים סבורים כי הסיבה לכך היא שייתכן כי כוכב הלכת נוצר לפני שהדיסקה שלו הועשרה בפחמן, אם כי ייתכן גם שכוכב הלכת התפתח בעיקר על ידי ספיגת כמויות גדולות של חומרים מוצקים בנוסף לגזים. "הרכיבים המוצקים עשויים לעשות הבדל גדול ביחס בין הפחמן לחמצן", אמר ד"ר וואנג. "מחקר עתידי על כוכב הלכת PDS 70c, עשוי בהחלט לסייע בהבנה טובה ומעמיקה יותר של היסטוריית ההיווצרות של שני כוכבי הלכת המתפתחים הללו", סיכם ד"ר שו.
