גשושית החלל TESS של נאסא מזהה מערכת כוכבים קומפלאריים נדירים עם ליקויים משולשים בו זמנית

סוכנות החלל הצפון אמריקאית זיהתה מערכת כוכבים משולשת שמייצרת ליקוי חמה בו-זמנית בין שלושת מרכיביה העיקריים. התגלית האסטרונומית נעשתה באמצעות משימת TESS, המופעלת על ידי נאס”א, הממפה את השמיים בחיפוש אחר וריאציות באור. הסט, הממוקם במרחק של 3,080 שנות אור מכדור הארץ, מושך את תשומת לב החוקרים בשל תצורת המסלול הכמעט מושלמת שלו.

המערכת מפגישה שני כוכבים בעלי מאפיינים פיזיקליים כמעט זהים לשמש, שנשארים במסלול בינארי קבוע. כוכב שלישי, גדול יותר, עם 1.7 מסות שמש, מקיף את הצמד המרכזי הזה ברציפות. כל גרמי השמים נעים בדיוק באותו מישור מרחבי. יישור מילימטר זה מאפשר לכוכב אחד להאפיל על האחרים כאשר הוא נצפה מנקודת מבט יבשתית.

עקומת אור הפוכה מדגימה דפוס ראש וכתפיים

גשושית החלל רשמה שינויים מתמשכים בבהירות המערכת המקוטלגת רשמית כ-TIC 295741342. תבנית הזוהר יוצרת עקומה עם נפילות מאוד אופייניות במהלך הניטור. שתי נפילות קטנות יותר באור מתרחשות ברגע המדויק שהכוכבים במערכת הבינארית מאפילים זה על זה. ירידה הרבה יותר עמוקה ובולטת מתרחשת כאשר הכוכב החיצוני עובר ישירות מול הזוג המרכזי.

תצורה גיאומטרית ספציפית זו מייצרת את הצורה המוכרת למדענים כ”ראש וכתפיים” בעקומת האור ההפוכה. התופעה האופטית מאפשרת לאסטרונומים למדוד בדיוק רב את הבהירות והגודל היחסי של כל גוף שמימי מעורב. הכוכב הענק בקבוצה תורם כ-95% מכלל האור הנלכד ברצועת התצפית של ציוד החלל.

לבינארי הפנימי יש תקופת מסלול מהירה, ומשלים את המחזור שלו תוך 4.75 ימי כדור הארץ בלבד. הכוכב החיצוני, בתורו, עושה מהפכה שלמה סביב הזוג המרכזי כל 412.8 ימים. המדידות המדויקות נובעות מתצפיות מפורטות שנערכו במספר מגזרי סריקה של המשימה במהלך השנים האחרונות.

יישור קו מישורי קיצוני הופך את ההרכב האסטרונומי ליוצא דופן

הספרות האסטרונומית מתעדת מעט מאוד מערכות משולשות ידועות שיש להן מסלולים מיושרים כל כך. במקרה הספציפי של TIC 295741342, שלושת הכוכבים מסתובבים כמעט באותו מישור דו-ממדי בחלל. יישור זה, מסווג מבחינה טכנית כקצה-על, מקל מאוד על התצפית הישירה של ליקויים משולשים באמצעות טלסקופים.

הנתונים שנאספו חושפים פרטים בסיסיים על המבנה הפיזי של הכוכבים המרכיבים את המערכת המורכבת. ניתוח ספקטרוסקופי אישר את המאפיינים של כל רכיב עם מרווח ביטחון גבוה. תכונות מפתח כוללות:

• שני הכוכבים הפנימיים הם גופי רצף ראשיים בעלי מסה וגודל דומים לשמש.
• לכוכב השלישוני רדיוס גדול פי 10.6 בערך מזה של כוכב השמש.
• הטמפרטורה האפקטיבית של הענק מגיעה ל-4,839 K במהלך מדידות תרמיות.
• הנטייה ההדדית בין המסלולים היא מהקטנה ביותר שתועדה אי פעם במערכות עם ענק שלישוני.
• המערכת מאפשרת מידול ספקטרופוטודינמי מדויק ביותר באמצעות נתוני מהירות רדיאלית.

היווצרותו של קבוצה מורכבת זו התרחשה ככל הנראה מפיצול של דיסק פרוטוסטלר קדמוני אחד. תהליך פיסיקלי זה מסביר באופן הגיוני את הקומפלאריות שנצפתה על ידי מדענים כיום. הדינמיקה שונה לחלוטין ממערכות חלל אחרות שבהן כוכב שלישי בסופו של דבר נלכד בכבידה זמן רב לאחר היווצרותם הראשונית של הזוג.

אבולוציה של כוכבים ענקיים מרמזת על אינטראקציות המוניות עתידיות

אסטרונומים עקבו אחר התנהגות המערכת באמצעות 48 ספקטרום מהירות רדיאלי במשך תקופה של ארבע שנים. הנתונים שהצטברו עזרו לפתור מתמטית את התנועות המורכבות של שלושת מרכיבי הכוכבים. מודלים אבולוציוניים מצביעים בבירור על כך שהכוכב הענק כבר נמצא בשלב מתקדם של חייו. הכוכב חייב לקיים אינטראקציה פיזית עם הבינארי הפנימי בעתיד האסטרונומי הקרוב.

הרכיב השלישוני של TIC 295741342 כבר עזב את השלב היציב המכונה הרצף הראשי. הכוכב הזדקן. ייתכן שהוא עולה כעת בענף הענק האדום או עובר את הענף האופקי של התפתחות הכוכבים. התהליך הוא בלתי הפיך. בכל אחד מהתרחישים המדעיים הללו, הכוכב חייב למלא לחלוטין את אונת הרוש שלו, גבול הכבידה שבו חומר הכוכבים מתחיל לברוח לחלל החיצון.

אבולוציה מבנית זו יכולה לגרום להעברה יציבה של מסה בין גופים או ליצירת מעטפת משותפת. התוצאה של תהליך קוסמי זה כוללת את האפשרות האמיתית של פליטות אלימות של חומר או אפילו מיזוג מוחלט של כוכבים. מודלים מתמטיים נוכחיים צופים כי הליקוי החיצוני הגדול הבא יתרחש ב-1 בספטמבר 2026.

חשיבות התגלית למחקרי היווצרות כוכבים

מערכות משולשות קומפלריות עם ארכיטקטורה זו עוזרות למדענים להבין כיצד דיסקים של גז ואבק התפצלו ביקום המוקדם. מאות מערכות משולשות כבר נמצאו במשימות חלל קודמות, כמו טלסקופ קפלר והגשושית הנוכחית עצמה. עם זאת, חלק קטן מאוד מהקבוצות הללו מקבל אפיון פיזי ומסלולי מפורט כל כך. זווית ההטיה הנמוכה במיוחד של TIC 295741342 מדגישה את המקרה הזה כמעבדה טבעית ייחודית.

החוקרים, בראשות מדען מרכז טיסות החלל גודארד בריאן פ. פאוול, פרסמו את התוצאות לאחר סקירה מקיפה. העבודה הייתה יסודית. המחקר משלב פוטומטריה ברמת דיוק גבוהה, ספקטרוסקופיה יבשתית ומידול דינמי מתקדם. הנתונים מרשימים. ניתוח קפדני מאשר את הנדירות הקיצונית של סוג זה של יישור במערכות כוכבים רחבות.

המחקר המפורט פותח שדרה חדשה לתחזיות מדויקות הרבה יותר לגבי האבולוציה העתידית של מערכות מרובות. הוא משמש גם כמצע מבחן לתיאוריות מודרניות על דינמיקה כבידה בסביבות כוכבים מורכבות. תצפיות ממוקדות חדשות אמורות להתקיים בחודשים הקרובים כדי לכייל את המכשירים.

היישור המושלם מאפשר ליקויים לחשוף פרטים מבניים שאי אפשר יהיה להשיג במערכות חלל נפוצות אחרות. מדענים ממשיכים לעקוב אחר שינויים בבהירות כדי למפות מסלולים בדיוק רב עוד יותר. המקרה מחזק את הערך המדעי העצום של משימת החלל לגילוי תופעות כוכביות שחורגות הרבה מעבר לחיפוש הפשוט אחר כוכבי לכת.