עצם במסה של שלושה ירחים מזוהה בענן המגלן הגדול על ידי מיקרועדשות כבידה

אירוע אסטרונומי שתועד ב-18 בדצמבר 2019 בענן המגלן הגדול הביא לזיהוי של גוף שמימי בעל אופי יוצא דופן. אסטרונומים זיהו עלייה זמנית וסימטרית בבהירות של כוכב מרוחק. התופעה נמשכה כשעה. התצפית פורטה על ידי מארק תומפסון בפרסום ב-Universe Today. התבנית הזוהרת מצביעה על התרחשות של אפקט פיזי המכונה מיקרו-עדשות כבידה.

האובייקט האחראי לשינוי החזותי נקרא פיבי. תורת היחסות הכללית של איינשטיין עומדת בבסיס ההבנה של סוג זה של אירועים בחלל. כוח המשיכה של גוף מסיבי פועל כמו זכוכית מגדלת כאשר הוא עובר מול מקור אור. ההתנהגות המתועדת שונה מוריאציות כוכבים נפוצות. התלקחויות שמש ומעברי אסטרואידים מייצרים חתימות חזותיות שונות לחלוטין בטלסקופים.

ניתוח נתונים על ידי אוניברסיטת סווינבורן

חוקרים מאוניברסיטת סווינבורן, הממוקמת במלבורן, ערכו הערכה של רשומות פוטומטריות. הצוות השתמש בנתונים מסקר בקדנציה גבוהה שהתמקד במיוחד בענן המגלן הגדול. הצורה הייחודית של עקומת האור אישרה מעבר של עצם קומפקטי ומבודד. הדיוק של המכשירים איפשר לשלול טעויות מדידה או הפרעות אטמוספריות. הזיהוי של פיבי יצר שאלות חדשות לגבי הרכבם של גרמי שמים בעלי מסה נמוכה ביקום.

משך האירוע המדויק היווה את הבסיס לחישובים הפיזיים הבאים. הזוהר המוגבר נמשך כ-60 דקות. המכניקה של מיקרועדשת כבידה קובעת קשר ישיר בין זמן המעבר למסה של האובייקט המיירט. גופים קלים יותר חוצים את קו הראייה מהר יותר. זמן התצפית המופחת הצביע על מסה קטנה ביותר בסטנדרטים אסטרונומיים קונבנציונליים.

התוצאות המתמטיות הראו שלפיבי יש בערך פי שלושה מהמסה של ירח כדור הארץ. ערך זה מייצג חלק זעיר בהשוואה לכוכבי לכת במערכת השמש שלנו. המסה המחושבת היא הרבה מתחת לגבול התיאורטי להיווצרות חורים שחורים כוכביים. גופים צפופים אלה דורשים לפחות פי חמישה ממסת השמש כדי להיווצר באמצעות קריסת כבידה של כוכב מת. הפער בערכים הפנה את המחקר לחלופות פחות נפוצות.

השערות לגבי סיווג הגוף השמימי

הצוות המדעי קבע תרחישים שונים כדי להסביר את המוצא והטבע של פיבי. ההצעות מתייחסות לדינמיקה של מסלול ותהליכי היווצרות של הקוסמוס. ההגדרה המדויקת של העצם משפיעה ישירות על מודלים אסטרופיזיקליים נוכחיים. החוקרים עובדים עם שלוש אפשרויות עיקריות לסווג את התגלית שנעשתה ב-2019.

• כוכב לכת נסחף שנפלט ממערכת הכוכבים המקורית שלו שעוברת את שביל החלב מבלי להקיף כוכב מארח.
• כוכב לכת חוץ-גלקטי השייך לענן המגלן הגדול עצמו עם מאפיינים של בידוד מרחבי מוחלט.
• חור שחור ראשוני שנוצר על ידי תנודות בצפיפות בשברירי השנייה הראשונית לאחר המפץ הגדול.

השערת הפלנטה החוץ-גלקטית תייצג אבן דרך תצפיתית באסטרונומיה המודרנית. זיהוי עולמות מחוץ לשביל החלב באמצעות מיקרו-עדשות כבידה הוא תהליך מורכב מאוד מבחינה טכנית. המרחק הקיצוני מקשה על ללכוד אור מוחזר או חסום ישירות. שיטת עדשות הכבידה עוקפת את המגבלה הזו על ידי שימוש בכוח הכבידה ככלי הגדלה טבעית. אישור של תיאוריה זו ידרוש תצפיות משלימות של אירועים דומים באותו אזור מרחבי.

האפשרות של חור שחור ראשוני מכניסה למחקר אלמנטים של קוסמולוגיה מוקדמת. עצמים תיאורטיים אלה אינם תלויים במחזור החיים של הכוכבים כדי להתקיים בחלל. היווצרות תתרחש בסביבה של צפיפות וטמפרטורה קיצוניים זמן קצר לאחר ההתפשטות הראשונית של היקום. קיומם של חורים שחורים מיקרוסקופיים נדון בקהילה המדעית במשך עשרות שנים. המסה המחושבת של פיבי מתיישרת בצורה מושלמת עם מודלים מתמטיים מוצעים עבור הישויות הקדמוניות הללו.

הסתברות סטטיסטית והילת החומר האפל

אסטרונומים יישמו מודלים סטטיסטיים כדי להעריך את מיקומה הסביר ביותר של פיבי. הניתוח שקל את התפלגות המסה בין מבנים גלקטיים ידועים שונים. המחקר השווה את אוכלוסיית הכוכבים בשביל החלב עם גרמי השמיים בענן המגלן הגדול. גם המרחב הבין-גלקטי נכנס למשוואה המתמטית של החוקרים. התוצאות הצביעו על אזור מסוים, בלתי נראה, של הקוסמוס.

הילת החומר האפל הופיעה כסביבה הטובה ביותר לשכן את האובייקט שזוהה. חישובים הדגימו הסתברות גדולה פי 100,000 לפיבי שייכת למבנה זה. שולי ההבדל מצביעים על כך שלגוף השמימי יש סיכוי גבוה יותר לשילוב חומר אפל בחמישה סדרי גודל מאשר חומר כוכבי רגיל. ההילה פועלת כמעטפת כבידה ענקית המקיפה ומחלחלת לגלקסיות הניתנות לצפייה.

הקשר עם החומר האפל שולל את הסבירות שפיבי היא כוכב נוכל רגיל. כוכבי לכת שנפלטו בדרך כלל נשארים קרובים למישור המקור הגלקטי. הנוכחות בהילה מעידה על מקור עצמאי של תהליכי היווצרות פלנטריים בדיסקות פרוטו-פלנטריות. החומר האפל מהווה את רוב המסה ביקום. זיהוי עצמים קומפקטיים באזור זה מספק נתונים קונקרטיים למיפוי מבנה זה בלתי נראה לטלסקופים אופטיים.

השלכות על חקר היקום המוקדם

אימות של השערת החור השחור הקדמוני בהילת החומר האפל יאפס את גילה של פיבי. החפץ יהיה בין הישויות העתיקות ביותר שאותרו אי פעם על ידי מכשור אנושי. ההיווצרות תקדים את הופעת הכוכבים הראשונים. התהליך היה מתרחש עוד לפני ארגון אטומי המימן וההליום הראשונים. הסביבה הכאוטית של היקום שנולד סיפקה את התנאים המדויקים לדחיסת החומר הקיצונית הזו.

מסלולה של פיבי יתפרש על פני תקופה של 13 מיליארד שנים. האובייקט חצה את החלל בשקט מוחלט. האינטראקציה האור ב-2019 ייצגה אירוע יחיד. כוח הכבידה פעל ככוח החושף היחיד. היעדר קרינה משלהם הופך את הגופים הללו לבלתי נראים לשיטות סריקת חלל מסורתיות.

הסקר המתמשך של הענן המגלן הגדול נותר פעיל במצפה הכוכבים. אוניברסיטת סווינבורן ממשיכה לנתח נתונים פוטומטריים בחיפוש אחר אירועי מיקרו-עדשות כבידה חדשים. זיהוי חריגות אור דומות יחזק את הבסיס הסטטיסטי של המחקר. הקהילה האסטרונומית משתמשת בהתרחשויות נדירות אלה כדי לכייל מודלים של תפוצה המונית. טכנולוגיית ניטור קידנס גבוהה מאפשרת לך לתעד וריאציות בהירות שנמשכות דקות ספורות בלבד.

הקטלוג של פיבי קובע רף חדש לחיפוש אחר גרמי שמיים בעלי מסה נמוכה. אלגוריתמי זיהוי כוונו לזהות עקומות אור קצרות ברמת דיוק גבוהה יותר. הפרדת רעש אינסטרומנטלי מאירועי עדשות כבידה אמיתיות דורשת עיבוד חישובי מתקדם. הנתונים שנאספו ממשיכים להיות בבדיקה של צוותי מחקר שונים. סקירה עצמאית של חישובי הסתברות מסה ומסלול מבטיחה את הקפדנות המדעית של המדידות המוצגות.