מה הם כוכבי לכת חוץ-שמשיים וכיצד מדענים מגלים אותם?

כוכב לכת חוץ-שמשי, בקיצור ל"כוכב לכת אקסטרה-סולארי", הוא כוכב לכת המקיף כוכב מחוץ למערכת השמש שלנו. כוכבי הלכת חוץ-שמשיים המאומתים הראשונים התגלו בשנת 1992 סביב כוכב נויטרוני, וזה הראשון סביב כוכב דומה לשמש, 51 Pegasi b, עקבו בשנת 1995, על פי פורטל המדע בהנהלת מעבדת הדחף ההנדסי של נאס"א.

למה כוכבי לכת חוץ-שמשיים כל כך קשים לראות

כוכבים בהירים בהרבה מכוכבי הלכת המקיפים אותם, ולכן האור של הכוכב הלכת עצמו בדרך כלל מוצפה בזוהר הכוכב בפקטור של מיליון או יותר, על פי דף שיטות גילוי כוכבי לכת חוץ-שמשיים של סוכנות החלל האירופית. מסיבה זו, רוב כוכבי הלכת חוץ-שמשיים המאומתים התגלו בעקיפין, על ידי מדידת כיצד כוכב לכת משפיע על האור או על המיקום של הכוכב המאריח שלו ולא על ידי צילום הכוכב הלכת עצמו.

שיטת הטרנזיט: במעקב אחר טיפות קטנות באור הכוכבים

שיטת הטרנזיט מחפשת עמעום תקופתי וקל בחוזקת הכוכב כאשר כוכב לכת עובר לפניו מנקודת המבט של כדור הארץ. טלסקופ החלל קפלר של נאס"א, שהושק בשנת 2009, השתמש בטכניקה זו בקנה מידה ענק וזוכה לזכות בהשינוי של מדעי כוכבי לכת חוץ-שמשיים, על פי סקירת סך הכל של נאס"א של אבן דרך 5,000 כוכבי לכת חוץ-שמשיים. לוויין סקר כוכבי לכת חוץ-שמשיים טרנזיטיים (TESS) הנוכחי של נאס"א, שהושק בשנת 2018, ממשיך בגישה על ידי סריקת תיקיות שמיים עבור טיפות טרנזיט אלה, על פי דף מדעי כוכבי לכת חוץ-שמשיים של נאס"א.

שיטת המהירות הרדיאלית (שיטת ההתנדנדות)

שיטת המהירות הרדיאלית, הידועה גם בשם שיטת ההתנדנדות, מגלה את התנועה הקלה קדימה ואחורה של כוכב הנגרמת על ידי משיכת הכובד של כוכב לכת במסלול. כאשר הכוכב וכוכב הלכת מקיפים את מרכז המסה המשותף שלהם, האור של הכוכב משתנה בעדינות לכיוון אורכי גל אדומים וכחולים בדפוס חוזר, שספקטרוגרפים על הקרקע יכולים למדוד. סוכנות החלל האירופית מציינת כי זה היה טכניקת הגילוי הדומיננטית עד תחילת שנות ה-2000 והיתה השיטה שגילתה 51 Pegasi b, כוכב הלכת הראשון המאומת סביב כוכב דומה לשמש.

עדשות מיקרו-כבידה, הדמיה ישירה ואסטרומטריה

עדשות מיקרו-כבידה כבידתית מסתמכות על יישור צירופי: כאשר כוכב עם כוכבי לכת בחלל עובר לפני כוכב רחוק יותר, הכובד שלו מכופף ומגביר זמנית את האור של הכוכב הרקע, וכל כוכב לכת מייצר בליטויים קטנים נוספים בעקומת אור זו. סוכנות החלל האירופית מתארת את השיטה כרגישה מאוד אך למעשה בלתי חוזרת, שכן כל יישור הוא אירוע חד פעמי.

הדמיה ישירה פירושה תפיסת תמונה בפועל של כוכב לכת על ידי חסימת אור הכוכב, בדרך כלל בעזרת כלי המכונה קורונגרף. דף שיטות גילוי של סוכנות החלל האירופית אומר שזה כרגע עובד רק לכוכבי לכת ענקיים צעירים המקיפים רחוק מהכוכב המאריח שלהם, בגלל ניגודיות הבהירות הקיצונית בין הכוכב וכוכב הלכת.

אסטרומטריה מגלה כוכב לכת על ידי מדידת שינויים זעירים במיקומו של כוכב בשמיים כשהוא מתנדנד סביב מרכז המסה של המערכת. דף סוכנות החלל האירופית קובע שרק קומץ של כוכבי לכת חוץ-שמשיים אושרו בדרך זו עד כה, אם כי צפוי שמשימת גייה של הסוכנות בסופו של דבר תגלה עשרות אלפים של כוכבי לכת בתוך כחצי-אלף פarsec (בערך 1,600 שנות אור) תוך שימוש בטכניקה זו.

כמה כוכבי לכת חוץ-שמשיים התגלו, ובאיזו שיטה

על פי ארכיון כוכבי הלכת החוץ-שמשיים של נאס"א, המנוהל על ידי IPAC של קלטק בשביל נאס"א, מספר כוכבי הלכת החוץ-שמשיים המאומתים עמד על 6,451 באמצע אוקטובר 2026. שיטת הטרנזיט אחראית לרוב המכריע של כוכבי הלכת המאומתים, ואחריה מהירות רדיאלית ועדשות מיקרו-כבידה; הדמיה ישירה ואסטרומטריה תורמות למספרים הרבה יותר קטנים בגלל הקושי הטכני שלהם.

הארכיון מציין כי רבים מכוכבי הלכת למעשה התגלו או אומתו תוך שימוש בכמה שיטות; הטבלה לעיל משקפת את הטכניקה הראשונית המיוחסת לכל כוכב לכת חוץ-שמשי מאומת.

מה בא בהמשך

דף המדע של נאס"א על כוכבי לכת חוץ-שמשיים קובע כי טלסקופ החלל רומן המתוכנן של הסוכנות צפוי להשתמש בעדשות מיקרו-כבידה וטכניקות אחרות כדי למצוא בערך 100,000 כוכבי לכת חוץ-שמשיים נוספים ברגע שהוא יעשה שימוש. אותו דף נאס"א מציין כי יש יותר כוכבי לכת מאשר כוכבים בגלקסיית שביל החלב, כלומר בערך 6,500 המאומתים עד כה מייצגים רק חלק זעיר של מה שמעריכים שקיים.