האסטרונום שנתן לאשתו את הירח

ב-22 ביוני 1978 ג'יימס כריסטי (Christy) היה אמור לצאת לחופשה, כדי לעבור דירה לבית החדש שהוא ואשתו קנו בפרברי וושינגטון הבירה. כריסטי היה אסטרונום במצפה הכוכבים של הצי האמריקאי – מוסד שהוקם בבירת ארצות הברית בשנת 1825 כדי לספק לספינות הצי מידע אסטרונומי מהימן לצרכי ניווט, חישובי מיקום וקביעת הזמן. עם השנים השתנה כמובן תפקידו של המצפה, אבל הוא עדיין ממונה על קביעת זמן לחישובים שונים, כמו למשל לסנכרון לווייני הניווט של מערכת GPS, ועל מדידות אסטרונומיות שונות.

בשנות ה-50 של המאה ה-20, כשזיהום האור באזור וושינגטון גבר והלך, הועבר הטלסקופ של המצפה למדינת אריזונה, שם הוא שוכן עד עצם היום הזה. כיום התצפיות מהטלסקופ הצנוע (קוטר העדשה שלו 155 ס"מ) מועברות לכל מקום באופן דיגיטלי, אבל בשנות ה-70 היה צריך לשלוח ידנית את לוחות הצילום מאריזונה לוושינגטון.

תפקידו של כריסטי היה לבצע תצפיות על הירחים של אורנוס ונפטון, ולחשב את מסלוליהם לצורך תכנון המעברים של חלליות וויאג'ר סמוך אליהם בשנות ה-80. הוא החליט להגדיל ראש ולבצע גם חישובי מסלול של פלוטו, שנחשב אז כוכב לכת (כיום הוא מוגדר "כוכב לכת ננסי"). באותו יום חמישי, כשכריסטי עסק בחיסול המטלות שנותרו לו לפני צאתו לחופשה, הושיט לו מנהל המצפה רוברט הרינגטון (Harrington) ששה לוחות צילום עם תצלומים של פלוטו, שהגיעו לבקשת כריסטי מהטלסקופ באריזונה.

כריסטי התיישב לבחון את הצילומים של פלוטו, ולאכזבתו עם היו די גרועים: כוכב הלכת נראה "מרוח", כאילו הטלסקופ זז מעט בעת הצילום. לפני שהשליך את הלוחות, הוא התבונן בהם בקפידה, ואז הבחין כי הכוכבים שנראים ברקע דווקא אינם מרוחים אלא חדים להפליא. "לא הייתה שום בעיה עם הכוכבים, ומשמעות הדבר הייתה שמה שנראה לא תקין בפלוטו – הוא אמיתי", סיפר כריסטי בראיון לכתב העת המקוון "אסטרונומיה".

כארון זה כאן. ג'יימס כריסטי ב-1978 עם אחד מלוחות הצילום ששימשו לזיהוי ירחו של פלוטו | צילום: מצפה הכוכבים של הצי, USNO

כל החישובים התאימו

המחשבה הראשונה שעלתה בראשו של כריסטי היה שמדובר בסוג של פיצוץ על פלוטו, אך זה לא נראה הגיוני, שכן הלוחות צולמו במהלך חודש שלם ואין סיבה שפיצוץ יארך זמן כה רב. חשוב יותר, המריחה נראתה בכל פעם בצד אחר של כוכב הלכת: בחלק מהצילומים הוא נראה כאילו האריכו אותו כלפי מעלה, ובאחרים הוא מוארך כלפי מטה.

בשלב הבא חיפש כריסטי כוכבים אחרים שאולי היו ברקע של פלוטו בשעת הצילום, ויכלו להיראות על הלוח כמריחה. הוא מצא כוכב כזה, ושכנע את עצמו שזה העניין. אבל זמן קצר אחר כך התחרט. הוא הבין שהסיכוי שהכוכב ייראה סמוך לפלוטו בדיוק בשעת הצילום מזערי למדי, ודאי אם זה קורה כמה פעמים.

האפשרות הסבירה ביותר הייתה שלפלוטו יש ירח שאיש לא הכיר. כריסטי חשב שזה לא ייתכן, בעיקר משום שהאסטרונום הנודע, ג'רארד קויפר (Kuiper), שגם היה מרצה שלו באריזונה, בדק את העניין בשנות ה-50. הוא צפה בקפידה בפלוטו בטלסקופ ענקי, וקבע שאין לו ירחים. אבל כששקל שוב את הנתונים ואת לוחות הצילום שבידו, הבין כריסטי שזה חייב להיות ירח.

פלוטו עם הכתם של כארון מעל (בלוח השמאלי) ובלי כארון (מימין) בצילומים של כריסטי | מקור: מצפה הכוכבים של הצי, USNO

הוא חיפש בארכיון המצפה צילומים ישנים של פלוטו, ומצא מריחה דומה של כוכב הלכת בצילומים מ-1965 ו-1970. כשהראה את הנתונים לבוס, הם חילקו ביניהם את העבודה: כריסטי מדד את הזוויות שבהן נראה הירח בכל צילום, והרינגטון חישב את המסלול של הירח על פי ההבדלים הקטנים בזוויות בין הצילומים. "לא דיברנו ביננו עד שכל אחד סיים את עבודתו, ואז השווינו את הזוויות שמדדתי לחישובים שלו – הכל התאים", סיפר כריסטי.

מהחישובים של הרינגטון עלה כי הירח המסתורי מקיף את פלוטו כל 6.39 ימים, כלומר בערך 153 שעות. אנשי המצפה שלחו את החישובים שלהם לעמיתים שהפעילו טלסקופ גדול יותר בצ'ילה, ועד מהרה קיבלו אימות שאותן בליטות או מריחות של פלוטו נראו במועדים הצפויים לפי החישוב. דבר הגילוי הוכרז בתחילת יולי 1978, ואפילו פורסם בעמוד הראשון של ה"ניו יורק טיימס".

כמי שגילה את הירח החדש, קיבל כריסטי את הכבוד לבחור את שמו. תחילה הוא רצה לקרוא לו "עוּץ" (Oz), משום שחשב שהקישור לספר הפופולרי "הקוסם מארץ עוץ" ילהיב ילדים, אבל בסופו של דבר החליט לקרוא לו על שם רעייתו, שרלין (Charlene). הוא הוריד את האותיות האחרונות משמה, החליף אותן בסיומת –on המקובלת באסטרונומיה, וקיבל Charon. רק לאחר מכן הוא גילה כי במיתולוגיה היוונית כארון הוא הספן המעביר את המתים בסירה בדרכם אל השְאוֹל. מכיוון שפלוטו הוא שמו הרומי של האדס, אל השאול במיתולוגיה היוונית, השם כארון התאים היטב לירח שלו.

שני גופים המסתובבים סביב מרכז כובד שנמצא ביניהם. הדמיה של מערכת פלוטו-כארון | מקור: NASA

ירח מסתורי

כפי שאפשר להבין מזמן ההקפה הקצר, כארון קרוב מאוד אל פלוטו. המרחק הממוצע ביניהם הוא פחות מ-20 אלף קילומטר (המרחק הממוצע של הירח שלנו הוא 384 אלף קילומטר). קוטרו של כארון הוא כ-1200 קילומטרים, קצת יותר ממחצית קוטרו של פלוטו, ומבחינת היחס בין שני הגופים, הוא הירח הגדול ביותר במערכת השמש שלנו. המערכת הזו כה הדוקה, עד שלמעשה לא מדויק לומר שכארון מקיף את פלוטו, אלא ששניהם מקיפים נקודה הנמצאת בין שניהם, מחוץ לפלוטו עצמו. לכן יש אסטרונומים שסבורים כי ההגדרה של כוכב לכת ננסי וירח אינה נכונה, ויש להגדירם כסוג של מערכת בינארית.

פלוטו וכארון נמצאים במצב המכונה "נעילת גאות" (tidal locking) – כלומר זמן ההקפה של כארון סביב פלוטו שווה לזמן הסיבוב שלו סביב עצמו, ולכן הוא תמיד מפנה את אותו אזור אל פלוטו. זה דומה למצב של הירח שלנו, ולכן יש לו צד רחוק, שאינו פונה לעולם אל כדור הארץ.

מדענים עדיין אינם יודעים כיצד כארון נוצר. אחת הסברות המקובלות היא שהוא ניתז מפלוטו עקב פגיעה של אסטרואיד גדול. ואולם, בעוד פני השטח של פלוטו מורכבים בעיקר מגזים קפואים כמו חנקן ומתאן, חלקו החיצוני של כארון הוא כנראה בעיקר מים קפואים. לכן יש חוקרים המשערים שכארון עצמו התנגש בפלוטו ואז נלכד במסלול סביבו.

במשך השנים התגלו עוד ארבעה ירחים קטנטנים של פלוטו, וקיבלו גם הם שמות הקשורים לעולם השאול במיתולוגיה היוונית: ניקס, הידרה, קרברוס וסטיקס. כולם סלעים בגודל כמה עשרות קילומטרים ואף פחות מכך, ומעריכים כי הם אסטרואידים שנלכדו במסלול הזה.

כארון עצמו נחקר מעט מאוד, יחסית, מאז שהתגלה. צילומים שלו גם מטלסקופים קרקעיים וגם מטלסקופ החלל האבל לא היו באיכות טובה, משום שהוא גוף קטן מאוד ורחוק מאוד מאיתנו. הצילומים הטובים ביותר של כארון התקבלו מהחללית New Horizons שחלפה ליד פלוטו ביולי 2015, וצילמה גם את כארון ממרחק של אלפי קילומטרים. בין השאר, הצילומים חשפו מעין חגורה של רכסי הרים ועמקים המקיפה את הירח פחות או יותר סביב קו המשווה שלו. חוקרים מארה"ב ומהטכניון סבורים כי החגורה נוצרה עקב התרחבות הדרגתית של כארון.

כריסטי עזב את מצפה הכוכבים של הצי ארבע שנים בלבד לאחר הגילוי, ולא המשיך במחקר אסטרונומי. הוא עבד בחברה לפיתוח טילים עד פרישתו לגמלאות. בספטמבר השנה הוא אמור לחגוג את יום הולדתו ה-80, והוא מתגורר באריזונה, לא רחוק מהטלסקופ שצילם את אותם צילומים היסטוריים. ביולי 2015 היה כריסטי בין אורחי הכבוד בחדר המבצעים של החללית New Horizons, עם ילדיו של האסטרונום קלייד טומבו, שגילה את פלוטו בשנת 1930.