שני עולמות במערכת TOI-1752: מכוכב־לכת רותח ועד תת־נפטון ממוזג

מערכת TOI-1752, הנמצאת במרחק של כ־337 שנות אור מכדור הארץ, הוגדרה כעת כמערכת מאושרת ובה שני כוכבי־לכת המקיפים ננס אדום מסוג M1V. כוכב־הלכת הפנימי, TOI-1752 b, משלים הקפה בתוך פחות מיממה ונחשב מועמד ל״עולם־לבה״. כוכב־הלכת החיצוני, TOI-1752 c, הוא תת־נפטון גדול יותר, המקיף את הכוכב מדי 32.7 ימים ונמצא במסלול המתאים ל״אזור הישיב האופטימי״. 9111213

אלא שהמונח ״אזור ישיב״ דורש הסתייגות חשובה: הוא מתאר טווח של חימום כוכבי שבו, תחת הנחות מסוימות לגבי האטמוספרה, ייתכנו מים נוזליים על פני השטח. הוא אינו מוכיח שלכוכב־הלכת יש מים, פני שטח מתאימים או חיים.

כיצד אושרו שני כוכבי־הלכת?

לוויין הסקר של כוכבי־הלכת החוץ־שמשיים TESS, משימת נאס״א, מחפש ירידות מחזוריות בבהירות של כוכב כאשר כוכב־לכת חולף מול הדיסקה הנראית שלו. שיטה זו, המכונה שיטת המעבר, מאפשרת לזהות מועמדים — אך אינה מספיקה לבדה כדי לשלול תופעות אחרות, כמו מערכות של כוכבים כפולים לוקים.

לכן שילב המחקר, בהובלת המכון לאסטרופיזיקה של אנדלוסיה (IAA-CSIC), את נתוני TESS עם תצפיות מכדור הארץ. בין היתר נעשה שימוש בתצפיות פוטומטריות רב־צבעיות, ובדיווחים על המעקב הקרקעי צוין מכשיר MuSCAT2, המותקן על הטלסקופ קרלוס סאנצ׳ס במצפה טיידה שבטנריף. השוואת המעברים באורכי גל שונים מסייעת לבדוק אם האות מתנהג כפי שמצופה ממעבר של כוכב־לכת מול כוכב המטרה. 11112

המחקר שפורסם מתאר את TOI-1752 b ואת TOI-1752 c כשני כוכבי־לכת קטנים החולפים מול הננס האדום הקרוב, ומציג את מדידות הרדיוס ואת זמני ההקפה שלהם. 13

TOI-1752 b: מועמד לעולם־לבה

ל־TOI-1752 b רדיוס של כ־1.69 רדיוסי ארץ, והוא משלים הקפה סביב הכוכב בתוך כ־0.94 ימים בלבד. ארכיון כוכבי־הלכת החוץ־שמשיים של נאס״א מגדיר אותו ככוכב־לכת חולף מאושר. 5

המסלול הקצר מציב אותו קרוב מאוד לננס האדום, ולכן הוא חשוף לקרינה כוכבית עזה. מכאן מגיע הכינוי ״עולם־לבה״: הוא מתאר סביבה חמה במיוחד, שעל פי מודלים עשויה לכלול צד מואר בטמפרטורות קיצוניות — ולא תצפית ישירה בסלע מותך על פני השטח. 513

גודלו מציב את TOI-1752 b בקטגוריית ״סופר־ארץ״ מבחינת רדיוס. עם זאת, הכינוי אינו אומר שהוא דומה לכדור הארץ בתנאי פני השטח; כאן הוא בעיקר מבדיל אותו מעולמות גדולים יותר, דמויי נפטון.

TOI-1752 c: תת־נפטון בגודל של כ־2.29 כדורי ארץ

TOI-1752 c הוא כוכב־הלכת החיצוני במערכת. לפי נאס״א, מסתו 5.86 מסות ארץ, רדיוסו כ־0.204 מרדיוס צדק — שהם בערך 2.29 רדיוסי ארץ — והוא משלים הקפה מדי 32.7 ימים, במרחק של 0.1614 יחידות אסטרונומיות מהכוכב. 2

המחקר מציג ערך מדויק יותר של 32.7144 ימים לתקופת ההקפה ורדיוס של 2.29 רדיוסי ארץ, בהתאמה לנתוני הקטלוג של נאס״א. 213 מבחינת גודל, הוא נמצא בין כדור הארץ לנפטון. עם זאת, הרדיוס לבדו אינו מגלה אם יש לו פני שטח סלעיים, מעטפת עמוקה ועשירה במימן, שכבות מים בלחץ גבוה או מבנה פנימי אחר.

דיווחים בתקשורת העריכו כי TOI-1752 c מקבל כמות קרינה הדומה לזו שמקבל כדור הארץ, וכי טמפרטורת שיווי־המשקל שלו עשויה להיות כ־18–20 מעלות צלזיוס. אלה הן הערכות מדווחות — לא הוכחה לכך שפני השטח שלו ממוזגים או דומים לאלה של כדור הארץ. 10

מדוע ״אזור ישיב״ אינו אומר בהכרח ישיב?

כוכב־לכת מסווג כחלק מאזור ישיב כאשר המרחק שלו מהכוכב עשוי, בתנאים אטמוספריים מתאימים, לאפשר מים נוזליים על פני השטח. הסיווג אינו קובע שהתנאים הללו אכן קיימים.

במקרה של תת־נפטון כמו TOI-1752 c, האטמוספרה והמבנה הפנימי חשובים במיוחד. מעטפת עבה של חומרים נדיפים עלולה ליצור לחצים וטמפרטורות שונים לחלוטין מאלה שעל פני כדור הארץ, גם אם כמות האנרגיה המגיעה מהכוכב דומה. גם עננים, הרכב אטמוספרי, זרימות באטמוספרה והשאלה אם קיימים בכלל פני שטח מוצקים עשויים לשנות את משמעות המילה ״ישיב״.

במחקר שסופק לא נקבעה חתימה ביולוגית, ולא נמצאה עדות לחיים על TOI-1752 c. כדי לברר אם קיימת אטמוספרה ומה היא מכילה, יהיה צורך בתצפיות נוספות, ובהן ספקטרוסקופיית מעבר — מדידה של השינויים באור הכוכב כאשר הוא עובר דרך האטמוספרה של כוכב־הלכת.

ההשוואה ל־K2-18 b

TOI-1752 c מזכיר את K2-18 b משום ששניהם תת־נפטונים חולפים המקיפים ננסים אדומים במסלולים שאורכם כ־33 ימים. לפי ארכיון כוכבי־הלכת של נאס״א, ל־K2-18 b תקופת הקפה של 32.94 ימים ורדיוס של כ־2.37 רדיוסי ארץ. 3

ההשוואה שימושית, אך אין להסיק ששני העולמות זהים. תקופת הקפה וגודל דומים אינם מבטיחים מסה, אטמוספרה, עננות או הרכב פנימי דומים. הייחוד של מערכת TOI-1752 הוא בכך שהיא מציעה גם זוג מנוגד במיוחד סביב אותו כוכב: עולם פנימי חם מאוד לצד תת־נפטון חיצוני באזור של חימום מתון יותר.

מה אפשר ללמוד מהמערכת?

שני כוכבי־הלכת נמצאים בסביבות מסלוליות שונות בתכלית: TOI-1752 b מקיף את הכוכב בתוך פחות מיממה, ואילו TOI-1752 c זקוק לכמעט 33 ימים. מחקר משותף שלהם עשוי לסייע למדענים להבין כיצד כוכבי־לכת נוצרים ונודדים, כיצד קרינה כוכבית חזקה מסלקת או משנה אטמוספרות, וכיצד הרדיוס קשור להרכב הפנימי.

המחקר פורסם בכתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ‏(MNRAS). 1213 מדידות המשך של המסה ושל האטמוספרה של TOI-1752 c יהיו חשובות במיוחד. הן עשויות להבהיר אם מדובר בתת־נפטון עשיר בגז, בעולם עשיר במים או בסוג אחר של כוכב־לכת ביניים — ובעיקר להראות עד כמה מעט ניתן להסיק ממסלול ב״אזור ישיב״ בלבד.