האם זהו ה-Exomoon הראשון המוכר? אסטרונומים פשוט עשו את השאלה הזו אפילו יותר קשה

לנאס"א יש התגלה יותר מ-6,000 כוכבי לכת אקסו-כוכבים התפלפלו ברחבי הגלקסיה, אך האסטרונומים טרם אישרו את קיומו של אקסומון בודד. חפץ דמוי ירח שהתגלה לאחרונה יכול להיות מועמד מבטיח.

במחקר פורסם היום בכתב העת Nature, חוקרים מתארים מערכת היררכית תלת-שכבתית: לוויין המקיף ננס חום, שבתורו מקיף כוכב. בעוד שהלוויין מתאים לסיווג דמוי ירח בכמה אופנים, לאסטרונומים אין הגדרה קונקרטית עבור אקסומונים, כך שהמחברים לא יכולים בהחלט לומר שזהו הראשון. ובכל זאת, עבודתם מדגימה טכניקה יעילה למציאת עצמים דמויי ירח מחוץ למערכת השמש שלנו, מה שיכול לעזור להוביל לזיהוי סופי של אקסומון בעתיד.

"היעדר כל הגדרה אפילו להתווכח על הקריטריונים הוא הסיבה שאנחנו אומרים שאנחנו לא בטוחים אם זה נחשב לאקסומון הראשון או לא", אמר הסופר הראשי קווין הוי, דוקטורנט לאסטרופיזיקה באוניברסיטת דייגו פורטלס בצ'ילה, ל-Gizmodo.

מה זה אקסומון?

במערכת השמש שלנו, זה די ברור מה זה ירח ומה לא. אסטרונומים עשויים להתלבט לגבי אילוצי גודל – אם לוויין קטן נחשב לירח או אסטרואיד מסתובב, למשל – אבל ההבחנה פשוטה יחסית. כשמסתכלים מעבר למערכת השמש, הדברים מסתבכים הרבה יותר.

מערכות שמש אחרות אינן נראות כמו שלנו, כך שהמעטרים החוץ-לוויינים הטבעיים שגילו אסטרונומים אינם מתאימים בצורה מסודרת למערכת סיווג הירח שלנו. בעוד שחוקרים סימנו כמה מועמדים בשנים האחרונות, הם עדיין לא מצאו אחד שאי אפשר לערער עליו. היעדר תגליות מאושרות פירושו שלאסטרונומים אין סדרה של דוגמאות להשוות איתן מועמדים חדשים, כך שכל השאלה מה מהווה אקסומון עמוסה.

החוץ-לווין שהוי ועמיתיו שזוהו אולי אינו אקסומון מוחלט, אבל הוא בהחלט דמוי ירח. הוא מקיף עצם תת-כוכבי – כל עצם שהמסה שלו מתחת לסף הנדרש לקיים היתוך מימן – והוא קטן משמעותית מהמארח שלו, עם יחס מסה של 2.5%. יתרה מכך, זהו הרכיב האחרון במערכת היררכית תלת-שכבתית, כלומר מדובר בלוויין המקיף עצם שמקיף כוכב. הירח שלנו זהה לחלוטין: הוא מקיף את כדור הארץ שבתורו מקיף את השמש.

ובכן, הם לא בְּדִיוּק אוֹתוֹ הַדָבַר. אחת הבעיות הגדולות ביותר בכינוי האקסו-לווין הזה אקסומון היא שהוא מקיף ננס חום, שהוא בעצם כוכב כושל. עצמים אלה בעלי מסה נמוכה מדי מכדי להיות כוכבים אך בעלי מסה גבוהה מדי מכדי להיות כוכבי לכת. כל הירחים במערכת השמש שלנו מקיפים כוכבי לכת בונאפיים, כך שאין הסכמה אם ננסים חומים צריכים להיחשב כמארחי ירח.

הגודל שלו הוא נושא אחר. למרות שהאקסוסאטליט הזה קטן בהרבה מהמארח שלו, הוא עדיין גדול בהרבה מכל ירח במערכת השמש שלנו, עם מסה ממש מתחת לזו של צדק. אין גבול עליון מוסכם לגודל אקסומון, אבל אפשר לטעון שצריך להיות.

מציאת מועמדים חדשים היא בדיוק הדרך שבה אסטרונומים יגבשו הגדרה של אקסומון, ועם הגילוי הזה, הוי ועמיתיו מדגימים דרך יעילה לצוד אותם. למיטב ידיעתם, זו הפעם הראשונה שהטכניקה הזו מפיקה עדויות ללוויין המקיף ננס חום.

טכניקת חיפוש מבטיחה

החוקרים מצאו את האקסוסאטליט הזה באמצעות ניתוח מהירות רדיו, המנצל שני חלקים מרכזיים בפיזיקה, על פי הוי. הראשון הוא אפקט הדופלר. עצמים אסטרונומיים פולטים גלים של קרינה אלקטרומגנטית, ונראה שהתדירות של גלים אלה משתנה בהתאם לשאלה אם העצם נע לעבר הצופה או הרחק ממנו. זה מאפשר לאסטרונומים למדוד שינויים במהירות לאורך קו הראייה שלהם, או מהירות רדיאלית.

הרעיון השני הוא שכאשר עצם מקיף מארח, שניהם מקיפים מרכז מסה משותף, מה שגורם למארח להתנדנד. "אתה יכול לקחת את הנדנוד הזה, ואם זה גורם לשינויי מהירות כלפיך או הרחק ממך, אז אתה יכול לזהות את השינוי הזה לאורך זמן כדי להסיק את קיומם של לוויינים המקיפים את הדבר שאתה מסתכל עליו," הסביר הוי.

הוא ועמיתיו השתמשו בטכניקה זו כדי לנטר את הגמד החום בין אוקטובר 2023 לפברואר 2026. הניתוח שלהם חשף את האות של לפחות לוויין אחד שמסתובב – המועמד החדש הזה לאקסומון. לאחר מודלים של מאפייני המערכת, קבעו החוקרים כי הלוויין מסיים טיול אחד סביב הגמד החום כל 170 יום.

אמנם אישור המועמד הזה לאקסומון יצטרך לחכות למערכת סיווג ברורה, אבל בינתיים יש הרבה מה ללמוד על זה. הוי מקווה לבצע ניתוח אסטרומטרי כדי למדוד את המסה האמיתית של הלוויין ולחשב את זוויות המסלול שלו. הצוות שלו יכול ליישם את הטכניקה הזו גם על מטרות אחרות כדי לראות אם הם יכולים למצוא חפצים דומים, אמר. החיפוש אחר האקסומון הראשון אולי עדיין לא הסתיים, אבל מחקרים כמו זה יסייעו לאסטרונומים לבנות את הבסיס להגדרה.