הלוויין שרואה כוכבים

פרס נובל בפיזיקה הוענק השנה בחלקו לשני אסטרופיזיקאים משווייץ, מישל מַאיוֹר (Mayor) ודידיה קֶלוֹ (Queloz), שהיו הראשונים לגלות כוכב לכת במערכת שמש אחרת, כלומר אֶקְסוֹפְּלַנֶטָה. שניהם גם חלקו לפני שנתיים פרס וולף על הגילוי הזה. מאז התגלו יותר מ-4,000 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו, בעזרת נתונים שנאספו מטלסקופי חלל ומטלסקופים קרקעיים. כעת, 24 שנים אחרי אותו גילוי של כוכב לכת ראשון, פֶּגַאסִי 51 בִּי, יוצאת לדרכה משימת חלל ראשונה מסוגה. מטרתה העיקרית אינה לגלות עוד כוכבי לכת במערכות שמש מרוחקות, אלא לאסוף מידע על כוכבי לכת שכבר זוהו במערכות שמש אחרות, ולנסות להבין כיצד נוצרים כוכבי לכת, ובעיקר כאלה המתאימים לקיום חיים.

טלסקופ החלל שמשגרת סוכנות החלל האירופית (ESA) קיבל את השם CHEOPS, ראשי תיבות (בערך) של CHaracterising ExOPlanets Satellite, כלומר לוויין לאִפיוּן אקסופלנטות. הלוויין, שמשקלו כ-280 קילוגרם וקוטרו כמטר וחצי, נושא עמו מכשיר עיקרי אחד - מצלמה משוכללת, המסוגלת למדוד טווח רחב של אורכי גל, מעל-סגול מסוים, דרך האור הנראה ועד חלק מתדרי התת-אדום (1.1-0.33 מיקרון). הטלסקופ ימוקם בגובה 700 קילומטר, במסלול המקביל פחות או יותר לגבול היום והלילה, מה שיאפשר לו לבצע תצפיות בחושך בכל שעות היממה, בעודו מפנה את הלוחות הסולריים שלו אל השמש, לייצור חשמל.

בין חושך לאור: סרטון קצרצר של ESA הממחיש את המסלול של CHEOPS סביב כדור הארץ:

מדידות מדויקות

המדידות שיבצע CHEOPS יתמקדו בשיפור המידע שיש בידינו על כוכבי לכת במערכות שמש אחרות. כמעט כולם התגלו באמצעות מדידות עקיפות, ורק מעטים מאוד (כ-130 מתוך יותר מ-4,000) זוהו בתצפית ישירה. מבין כוכבי הלכת שהתגלו עד כה, יותר משני שלישים התגלו בעזרת "ליקוי" - כלומר מדידה מדויקת של אור השמש שכוכב הלכת מקיף. אם מתגלה במדידה ירידה זעירה בעוצמת האור במחזוריות קבועה, קרוב לוודאי שמדובר בכוכב לכת החולף בין השמש שלו לבינינו ומסתיר חלק קטן מהאור שלה. טלסקופ החלל האמריקאי "קֶפְּלֶר" (Kepler), שפעל עד לפני כשנה, איתר בשיטה זו אלפי כוכבים שייתכן כי חגים סביבם כוכבי לכת, ומדידות נוספות בטלסקופים קרקעיים סייעו לקבוע אם זה אכן כך ולגלות יותר מ-2,000 מערכות פלנטריות.

שיטה נוספת שבה גילו מדענים עוד כמעט אלף כוכבי לכת היא מדידה מדויקת של תנועת הכוכב עצמו. אם חגים סביבו כוכבי לכת, הם מושכים אותו מעט לכיוונם, ובתצפית מרחוק זה ייראה כאילו השמש עצמה מתקרבת אלינו ומתרחקת מאיתנו בשיעור זעיר. אפשר לזהות את התנודות הללו בעזרת מדידות רגישות במיוחד של אפקט דופלר, כלומר שינוי התדירות של אור הכוכב, ולחשב על פיהן את גודל כוכב הלכת, מרחקו מהשמש שלו ונתונים נוספים.

הטלסקופ החדש יוכל לבצע מדידות מדויקות יותר של גודל כוכבי הלכת שהתגלו בשתי השיטות, ושל נתוני המסלול שלהם. המידע הזה יאפשר לחוקרים להעריך בצורה מדויקת יותר את צפיפותם של כוכבי הלכת, ולקבוע אם מדובר בגופים סלעיים כמו כדור הארץ, בכוכבי לכת גזיים, בגופים המכילים בעיקר מים או נוזל אחר, או בנוזל קפוא. כיום הידע בדבר הרכבם של כוכבי הלכת האלה כללי למדי, ומבוסס על מדידות שאינן מדויקות מאוד. הנתונים המדויקים יסייעו לחוקרים להבין טוב יותר כיצד נוצרים כוכבי לכת מסוגים שונים, ולנסות לקבוע אם כוכבי לכת מסוג מסוים עשויים להפוך לסוג אחר, ובאילו תנאים.

תחום לא פחות חשוב של CHEOPS יהיה זיהוי כוכבי לכת בעלי אטמוספרה. ניתוח הרכב האור מאפשר לזהות את החתימה של חומרים כימיים שפולטים את האור או שהאור עבר דרכם. כך, מדידה של אור הכוכב העובר סמוך לכוכב הלכת שלו מאפשרת לגלות אם לכוכב הלכת יש אטמוספרה, ואפילו את הרכבה. קיומה של אטמוספרה הוא אחד מקווי הדמיון לכדור הארץ, שחוקרים מחפשים בניסיון לאתר חיים כפי שאנו מכירים אותם. הדבר נכון במיוחד לגבי אטמוספרה המכילה אדי מים, ומרמזת אולי על קיום מים נוזלים ומחזור מים כמו על כוכב הלכת שלנו. חקר האטמוספרות הוא גם נדבך חשוב בהבנת תהליכים שעוברים על כוכבי לכת במהלך חייהם. למאדים, למשל, היו בעבר אטמוספרה עשירה ומחזור מים, אך רוב המים התאדו לחלל לאחר שהאטמוספרה נעלמה מסיבות שעדיין אינן ברורות לנו לגמרי.

נוסף על אלה, המשימה המדעית של טלסקופ CHEOPS כוללת מדידות שיאפשרו לחוקרים להתחקות אחר שינויי מסלול של כוכבי לכת, כדי להבין טוב יותר את המערכת הפלנטרית כולה, וכן מעברי אנרגיה באטמוספרות שלהם. בנוסף הוא צפוי לזהות מטרות למחקרי המשך בטלסקופים מתקדמים אחרים, בהם טלסקופ החלל ג'יימס וב (Webb), שאמור להתחיל לפעול בשנים הקרובות. למרות שזו אינה משימתו העיקרית, החוקרים מעריכים כי טלסקופ החלל החדש גם יזהה כוכבי לכת נוספים, בעיקר בזכות מידע מדויק יותר על מערכות שבהן יש כמה כוכבי לכת סביב שמש אחת, שם זיהוי מדויק של המרכיבים קשה מאוד בשיטות העקיפות. כמו כן, 20 אחוזים מזמן הצפייה של הטלסקופ יועמדו לרשות הקהילה המדעית למחקרים נוספים, שתבחר ועדה מקצועית של סוכנות החלל האירופית מההצעות שיוגשו לה.

במציאות הוא יהיה כמובן הרבה יותר רחוק. הדמיה של CHEOPS צופה בשמש עם כוכבי לכת | מקור: ESA

סימני חיים

אם הכל יתנהל כמתוכנן, טלסקופ CHEOPS ישוגר מחר (שלישי) ב-10:54 לפני הצהריים, שעון ישראל, מבסיס החלל האירופי שבגיאנה הצרפתית. מרכז השיגורים האירופי הוקם דווקא באמריקה הדרומית, משום שהקירבה לקו המשווה מאפשרת ניצול טוב יותר של מהירות הסיבוב של כדור הארץ עצמו. טיל השיגור, סויוז-פרגט (Soyuz-Fregat) מתוצרת רוסיה בבעלות תאגיד החלל אריאן (Ariane), יישא עמו לחלל עוד ארבעה לוויינים: COSMO-SkyMed, לוויין מכ"מ של סוכנות החלל האיטלקית לשימוש אזרחי וצבאי; OPS-SAT, לוויין קטן של סוכנות החלל האירופית הנושא בעיקר מחשב חזק, ומיועד לניסוי טכנולוגיות חדשות של הפעלת לויינים מהקרקע, ושני לווייני מחקר זעירים של סוכנות החלל הצרפתית (Angels ו- Eye-Sat).

טלסקופ החלל אמור להשתחרר מהטיל כשעתיים וחצי לאחר השיגור, וכעבור עשרים דקות כבר מצפים החוקרים לקלוט אותות ראשונים שלו בתחנת הקרקע העיקרית, בספרד. לאחר שיתמקם במסלולו יעבור הלווין תקופה של ניסויים ובדיקות, ורק בעוד כמה חודשים יתחיל לבצע את המשימה המדעית ולהעביר צילומים של כוכבי לכת. אם הכל יפעל כמתוכנן, המשימה תימשך לפחות 3.5 שנים, וכל הישג מעל חמש שנים ייחשב להצלחה גדולה.

ההצלחה העיקרית, כמובן, תהיה אם אכן טלסקופ CHEOPS יגלה מידע מדעי חדש. בעיקר מקווים החוקרים כי הוא יסייע לזהות את כוכבי הלכת הדומים ביותר לכדור הארץ מבחינת התנאים השוררים על פניהם, וכך יעזור לנו למקד את החיפוש אחר חיים, בעיקר דומים לאלה שמתקיימים כאן ונוכל לזהותם בקלות.

עדכון 17.12: דחייה בשיגור

לקראת שיגור הלוויין הופסקה הספירה לאחור, ככל הנראה בשל בעיה בתוכנה של טיל השיגור. בסופו של דבר הלוויין שוגר בהצלחה למחרת היום, 18 בדצמבר, ונכנס למסלולו כמתוכנן.