פרופסורמִישֶׁלמָיוֹרזכהבפרסנוֹבֶּללפיזיקהלשנת2019年במשותףעםפרופסורדִּידְיֶיהקוּוֶלוֹז,עבורהתגליתשלאקזופלנטההמקיפהכוכבדמוי——שמש,ועבורתרומתולהבנתנואתהאבוֹלוּציהשלהיקוםומקומושלכדורהארץבקוֹסְמוֹס。

האםאתםמסוגליםלדמייןאתהאפשרותשלקיוםצורותחייםאחרותבְּמָקוםכלשהוביקום吗?בתחילה,מחשבהזועשויהלהיראותמעטדמיוניתאוקשהלתפיסה。אולם,כאַסְטְרוֹפִיזִיקַאי,אנייכוללומרלכםשהיאדַּיסבירה。מדוע吗?מאחרשישנםכלכךהרבהכוכבילכתביקום——מספראדירשלאניתןלתפוס——וחלקםעשוייםלהיותמועמדיםטוביםלתמיכהבהתפתחותםשלחיים。לפנישנצלוללאפשרותשלקיוּםחייםאחריםביקום,ראשיתנתבונןבאופןשבוגילינוכוכבילכתמחוץלמערכתהשמששלנו。

יצדלגלקים

כשאנומחפשיםִיםשיכוליםלאכלסחייםכפישאנחנומכיריםאותם,חיפושנוהואאַחַרכוכבילכתשדומיםלכדורהארץ。אחדהתנאיםההכרחייםהואשכוכבלכתכזהיקיףכוכבאשרפולטחוםואור。הכוכבצריךלְסַפֵּקאתהטמפרטורהואתתנאיייצורהאנרגיההמתאימיםשנחוציםעבורהתפתחותחיים,כמואלהשכדורהארץמקבלמהשמש。אולם,נוכחותושלכוכבבהיר(כמוהשמש)לידכוכבעָמוּם(כמוכדורהארץ)אינהמאפשרתלמדעניםלְאַתֵּראתכוכבהַלֶּכֶתישירוֹת,מאחרשהאורהמשתקףמכוכבהלכתנבלעבאורהמגיעמהכוכבהבוהק。לדוגמה,השמשבהירהפיכמיליארדמהאורשמשתקףמכלכוכבלכתשסובבאותה。לעקיפוֹתליאחתמהשיטותהללומְעָרֶבֶתאתאיתורהשינוייםשכוכבלכתזהגורםלמהירוּתשלהכוכבהקרוב。כדילהביןאתהשיטההזו,נכירשנימושגים——קוויםסְפֶּקְטְרָלִייםואֶפֶקְטדּוֹפְּלֶר。

קוויםסְפֶּקְטְרָלִיים

כפישאתםאולייודעים,לכלאָטוֹםישרמותאנרגיהשקשורותלתנועהשלאלקטרוניםמסביבלגרעיןשלו。כאשראורעוברדרךאָטוֹם,חֵלֶקמאורכיהגלשלהאור,הקשוריםלרמותהאנרגיהשלהאטום,נספגיםעלידיהאטום。אז,האורנפלטבצורהספונטניתעלידיהאטום,אךבתדירוּתשונהמעטמזושלהאורהנספג(תופעהזומכונההֶסֵּט)。לכלסוגאטום(ברזל,מימן,סידןוכדומה)ישהיסטספציפי。כלומר,אםאנומְאַתְּרִיםאתהאורשנפלטלאחרשעבראינטראקציהעםאטום,אנומקבלים”טביעתאצבע”מסוימתשלאותוהאטוםמתוךאורכיהגלהמסוימיםשאנוצופיםבהם。הַסְּפֶּּּקְטְרוּםהנמדדשלהאור,שקודםלכןהיהרציף,מורכבכעתמקוויםשלאורמופחת(כהה),אומועצם(בהיר),באורכיגלמסוימים。קקוויםסְפֶּקְטְרָלִיים¹．

ק

לכלכוכביששילובייחודישלאטוֹמיםבאטמוספרהשמקיפהאותו。אםכן,כשאנומְאַתְּרִיםאתאורושלכוכבלאחרשהואעוברדרךהאטמוספרהשלהכוכב,אנומקבליםאת”טביעתהאצבע”הייחודיתשלהקוויםהספקטרלייםשלו,אשרנובעתממכלולהאטומיםהשוניםבאטמוספרתהכוכב。ביכולתנולהשתמשבהיסטיםקטניםבקוויםהספקטרלייםהאלהכדילהסיקלגבינוכחותושלכוכבלכתשמקיףאתאותוהכוכב。ההיסטיםהקטניםהללונובעיםמתופעההמכונהאפקטדּוֹפְּלֶר。

אֶפֶקְטדּוֹפְּלֶר

האםאיפעםהבחנתםבכךשכאשראמבולנסנעלקראתכםעםסִירֶנָהפעילה,גובההצלילשלהסירנהמשתנה吗?הואנעשהמהיריותרוגבוהיותרכשהאמבולנסמתקרבאליכם,ואזגובההצליליורדונעשהאיטייותרכשהאמבולנסעובראתכם。ל。מהשמשתנההואשכאשרהאמבולנסמתקרבאליכם,לכלגלקוללוקחפחותזמןלהגיעלאוזניכםמאשרלגלהקודם,מהשמוביללעלייהבַּתֶּדֶרשלהגלים。זהגורםלסירנהלהישמעמהירהיותרכשהאמבולנסמתקרבאליכם,ואיטיתיותרכשהואמתרחקמכם²（איור1)．ההיסטהזהבתדרהנצפהמכונהאֶפֶקְטדּוֹפְּלֶר．

אותוהדברנכוןגםעבורכלסוגשלגל,לרבּוֹתגלאור。כאשראובייקטמאירכמוכוכבנעלקראתכם,תמונתהקוויםהספקטרלייםשלותוסטלאורכיגלקצריםיותרולתדרגבוהיותר(מהשמכונה”הַסָּחָהלכחול”),וכשהואנעהרחקמכםהספקטרוםיוסטלאורכיגלארוכיםיותרולתדרנמוךיותר(מהשמכונה”הַסָּחָהלאדום”)。כעת,כאשרכוכבהלכתמקיףאתהכוכ,בהואמשפיעעלתנועתהכוכבכתוצאהמהכּבידהשלכוכבהלכת。הכוכבנעלאורךמסלולאֶלִיפְּטִישנגרםעלידיההקפהשלכוכבהלכת,ולכןבנקודותמסוימותבזמןהכוכבינועאלעֵבֶררהרחקמכדורהארץ。שינויזהבמהירוּתשלהכוכבבאופןיחסילכדורהארץיגרוםלשינויבקוויםהספקטרלייםשלהכוכב^3.．לסיכום,המשמעותהיאשאנויכוליםלהסיקבעקיפיןשישנוכוכבלכתשמקיףאתהכוכבעלידימדידתאפקטדופלרבקוויםהספקטרלייםשלהכוכב(איור2)．

שיטתהַקְּרוֹס——קוֹרֶלַצְיָה

ישנוֹאתגרגדולבשימושבשיטתדופלרלאיתורנוכחותושלכוכבלכתשלאניתןלראותוישירות。ההיסטיםבמהירוּתהכוכבשנגרמיםכתוצאהמהאקזופלנטההםבטווחשלכמהמטריםבשנייהבלבד,אואפילופחות。במונחיםשלהיסטידופלרשלהקוויםהספקטרלייםשלהכוכב,משמעותההיסטהקטןהזהבמהירותהכוכבהיאהיסטיםשלפחותממיליארדית(1/1,000,000,000)מאורךהגלהנפלטשלו[1］．זהואחוזקטןכלכךעדשבלתיאפשרילמדודאותובאמצעותשינוייםבקוויםספקטרלייםבודדיםשנובעיםמאפקטדופלר。

迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新השתמשנובתכסיסמתוחכםאחר,שנקראשיטתהַקְּרוֹס——קוֹרֶלַצְיָה．שיטהזושופרהבשנותה-80וה-90שלהמאההקודמת,ומילאהתפקידחשובביכולתנולְאַתֵּרכוכבילכתמחוץלמערכתהשמששלנו。

הרעיוןהמרכזיכאןהואשבִּמקוםלמדודאתההיסטרקבקוספקטרליבודדהנפלטמכוכבשמענייןאותנו,אנומודדיםאתההיסטהקולקטיביפכלהקוויםהספקטרלייםשנפלטיםמהכוכב。זסְפֶּקְטְרוֹמֶטֶרקוֹרָבֶל(CORAVEL;איור3) [2，1］．ספקטר(איור3 b),אשרממוקמיםבדיוקבמיקומיםשבהםאנומצפיםלקבלקוויםספקטרלייםכהיםבאורשמגיעמכוכבמסוים。כלהאורשעוברדרךהחוריםהאלהנשלחלגַּלַּאייחיד。כאשרהקוויםהספקטרלייםהכהיםשלהכוכבנמצאיםבדיוקמולהחוריםבצלחת,אנומְאַתְּרִיםמינימוםמהאורשעובר(איור3 c,משמאל)。אולם,אםישלנוהיסטדופלרכתוצאהמאקזופלנטהשמשפיעהעלתנועתהכוכב,אזהמיקוםשלאלפיםרביםשלקוויםספקטרלייםיוסטבובזמןביחסלמיקוםהחוריםבצלחת,וכמותהאורשתעבורדרךהחוריםתִּגדל(איור3 c,מימין)。לאחרהיסטדופלרזה,עָלֵינוּלהזיזאתהצלחתכךשהחוריםיהיוממוקמיםשובמולהקוויםהספקטרלייםהשחורים。באופןזהנקבלשובכמותאורמינימליתבגלאישלנו。

כשאנומודדיםאתקוויהבליעההספקטרלייםשלהכוכבבשנימיקומיםעלגבימסלולתנועתו,ומזיזיםאתהצלחתכךשבכלפעםמאותרתכמותהאורהמינימלית,אנויודעיםכמההצלחתזזהביןהמינימוםהראשון(המיקוםהראשוןשלהכוכב)למינימוםהשני(המיקוםהשנישלהכוכב)。היסטזהבמיקוםהצלחתביןשתינקודותמינימוםהואתוצאהישירהשלהיסטדופלרשלהקוויםהספקטרלייםשלהכוכב,כתוצאהמנוכחותהשלאקזופלנטה。עלידיחישובהיסטהדופלרבקוויםהספקטרלייםשלהכוכב,בשילובמדידהאחרת,ביכולתנוללמודעלהמאפייניםשלהאקזופלנטהשאיתרנו。

שיטתהקרוס——קורלציהאִפשרהלנולְרַכֵּזאתהמידעמאפקטדופלרמכלהקוויםהספקטרלייםהבודדיםלכדיכמותאחת。כמותזומכונהמהירוּתדּוֹפְּלֶר,מאחרשהיאמלמדתאותנומהוהשינויבמהירותושלכוכבכתוצאהמנוכחותכוכבלכתקרובשמקיףאותו。באמצעותמהירותדופלר,בשילובכמהמדידותאחרות,אנויכוליםלהסיקלארקלגביהנוֹכחוּתשלכוכבהלכת,אלאגםללמודעלאודותהַמָּסָהשלו,גודלווהזמןשלוקחלאותוכוכבלכתלהשליםהַקָּפָהאחתסביבהכוכב。שיטהזואפשרהלנולְאַתֵּראת51פֵּגָאסִיבִּי——האקזופלנטההראשונהשעמיתי,דידייהקוולוז,ואניגילינוב-19953.］．עםספקטוגרפיםעכשוויים,הספקטרומיםשלכוכביםמתקבליםבדרךמעטשונה。במקוםלסרוקאתהספקטרוםעלגביצלחתפיזית,הספקטרוםנרשםעלחיישניםמיוחדיםשנקראיםגלאיCCD(כמואלהשישלנובמצלמותדיגיטליות)。לאחרמכן,הואמנותחעלידימחשב,עלבסיסאותועקרוןקרוס——קורלציהשראינוקודם。

51פֵּגָאסִיבִּי:גילויהאקזופלנטההראשונהשנמדדהמקיפהכוכבדמוי——שמש

51פגcommunity community community community community community community community community community community (51飞马座b，איור4 a)הואכוכבלכתהממוקםכ-50שנותאור(בערך4.7מאות——אלפי——מיליארדיקילומטרים!)מכדורהארץ,בקבוצתהכוכבים”פֶּגָסוּס”בשבילהחלב⁴．הטמפרטורהשלוחמה,כ-1000מעלותצלזיוס。הואמקיףכוכבדמוי——שמששנקרא51פֵּגָאסִי,ומשליםהַקָּפָהאחתמִדֵּיכ-4.2ימים。51פגאסיבימורכבבעיקרמִגָּזִים,ומסווגבתורענקגזי,כמוכוכבצדק。מאחרשהואמקיףאתהכוכבשלוממרחקקרובכלכך,לעיתיםהואמכונה”כוכבצדקחם”。הַמָּסָהשל51פגאסיביקלהבכ-47%מהמסהשלכוכבצדק,והואגדולבכ-50%מגודלושלצדק。כוכב51פגאסיכבדיותרבכ-11%מהשמששלנו,וגדולממנהבכ-23%。

כפישציינולעיל,51פגאסיביהיההאקזופלנטההראשונהשהתגלתהכסובבתסביבכוכב。בעודשהכוכבוהאקזופלנטההאלההםמושאימחקרמרתקיםבפניעצמם,גילויםהובילאףלפריצתדרךבתחוםאיתורכוכבילכת,בשתידרכיםמשמעוּתיוֹת。ראשית,התגליתשל51פגאסיביהוכיחהכיכוכבילכתשמקיפיםכוכביםמתקיימיםבמקומותאחריםביקוםנוסףעלמערכתהשמששלנו——דברשלאהיהוַדָּאִילפניכן——וכיניתןלְאַתֵּראתכוכביהלכתהאלהבאמצעותשימושבשיטתהקרוס——קורלציה。שנית,תגליתזוהוכיחהתיאוריההמכונה”הֲגִירַתכוכבילכת”(行星迁移)。תיאוריהזומבוססתעלהרעיוןשלפיועםהזמןכוכבילכתיכוליםלְהַגֵּר,אולנוע,קרוביותרלכוכביםשאותםהםמקיפים⁵．כוכביםענקיים,אשרקרוביםמאודלכוכביםשאותםהםמקיפים,אטרקטיבייםמאודעבוראסטרופיזיקאיםמאחרשכוכבילכתכאלהניתןלגלותבתוךפרקזמןקצריותר,באמצעותשיטתהקרוס——קורלציה。לפניגילויושל51פגאסיבי,מדעניםהאמינוכיזמןהמחזורשלהַקָּפָהאחתשלכוכבענקלאיכוללהיותפחותמ-10שנים,כלומרהיהלוקחכעשׂורלְאַתֵּרכוכבלכתאחדבאמצעותאפקטדופלר!אולם,התגליתשלנוהראתהכיזמןהמחזורשלהקפהאחתיכוללהיותקצרעדכדיכמהימיםבלבד——כלומרקצריותרפיאלףמהמצופה!המשמעותהיאשניתןלְאַתֵּראקזופלנטותמסוימותבתוךכמהימיםבלבד。

שתיפריצותהדרךהאלהתרמומשמעותיתלאיתורןשלאקזופלנטותנוספותהמקיפותכוכבים。נכוןלהיום,התגלויותרמ-5000אקזופלנטותכאלה!זהוצעדחשובלקראתאיתורשלחייםאפשרייםביקום。

חייםביקום

ההגדרההנוכחיתשלנושלחיים,כפישאנומכיריםאותם,כוללתשלושהמאפייניםעיקריים:מערכתחיהצריכהלהיותמסוגלת——להגןעלעצמהמפניהסביבה,לתקשרעםהסביבהולהעבירמידעלדורהבא。הַעֲבָרַתמידעזומבוצעתבאמצעותשרשראותארוכותשלאטוֹמיםומולקולות(מכונותהחומרהַגֶּנֶטִי,אודנ”א),שהןשבריריותמאוד。מולקולותדנ”אדורשותטמפרטורותמסוימותונוכחוּתשלמים。המשמעותהיאשאםקיימתאקזופלנטהשמכילהחיים,היאצריכהלקייםאתהדרישותהללו⁶．?מאחרשישנםכלכךהרבהכוכבילכתביקום,אנומשוכנעיםלחלוטיןכיברביםמהםישנהּאפשרותלהתפתחותחיים。אולם,בתורמדענים,איננומסתפקיםבתשובה”כן,זהסבירמאוד’,אלאמעונייניםלהוכיחזאת。

ייתכןשנדמהכיהדרךהפשוטהביותרלגלותחייםעלכוכבילכתאחריםהיאלשלוחאליהםחלליותשיִסְקְרוּאתהשטחויצלמותמונות。אולם,זהבלתיאפשריבאמצעותהטכנולוגיההעכשוויתשלנו,והבנתנוהנוכחיתאתחוקיהפיזיקה。הסיבההיאשהיהלוקחזמןרבמדילחלליתלהגיעלכוכביהלכתהרחוקיםמאודהללו,והייתהנדרשתלצורךכךכמותבלתיסבירהשלאנרגיה⁷．מכאן,עָלֵינוּלהשתמשבשיטותשלאיתורמרחוק,שהןמדידותותצפיותבלתיישירות,שיכולותלהעידעלקיוּםאפשרישלחייםעלפניכוכבילכתמסוימים。לדוגמה,ביכולתנולנתחאתההרכּביםהכימייםשלהאטמוספרותשלאקזופלנטותבאמצעותשימושבקוויםספקטרליים。מאחרשאנומכיריםהיטבאתהקוויםהספקטרלייםשלהיסודותהכימייםבאטמוספרתכדורהארץ,כמולמשלחמצן(אוֹזוֹן),חנקן,מֵתָאןופחמןדו——חמצני,אנויכוליםלנסותלמצואתבניותדומותבאטמוספרותשלכוכבילכתאחרים⁸．עלאףשכיוונימחקראלהונוספיםהינםמבטיחים,הםמורכביםמאודומצריכיםפיתוחיםנוספיםלפנישיהפכושימושיים。אםכן,השאלותהגדולותשלאםוכיצדבאפשרותנולְאַתֵּרחייםעלאקזופלנטות,נותרותכאתגרמרתקעבורהדורותהבאיםשלמדעניםצעירים——כמוכם!

המלצותלמוחותצעירים

כדילהיותמדענים,אנימאמיןשעליכםלהיותבעליסקרנותרבה。מדעאינועבודה”נורמלית’,הואאינומתבצערקבמטרהלהרוויחכסף。אךאםאתםסקרניםלגבינושאכלשהובמדע,אנימאמיןשתהיומאושריםבתורמדענים——זהעדכדיכךפשוט。。עבורי,אחדהתענוגותהגדוליםשלהיותימדעןהואשנָפְלָהבחלקִיהזכותלעבודעםאנשיםמכלרחביהעולם。נחמדלהרגיששישליחבריםבמקומותרביםברחביהגלובוס。

אנימאמיןגםשחשובמאודשמדעניםיהיומסוגליםלעבודהיטבבצוותים。בַּעֲבָרִיהובלתיכמהצוותימחקרבמשךשניםרבות,והבחנתיבכךשמספיקשאדםאחדאינומשתלבטובבצוות,כדישכלחבריהצוותיושפעומכךלרעה。כחלקמצוות,אתםצריכיםלחושבנוחעםהעמיתיםשלכם,ולאהובלפגושאותםבעבודהולעבודעימם。אםכן,ודאושאתםמתחבריםעםהאנשיםהנכונים,ונהניםמהאינטראקציותהיומיומיותשלכם。

חומריםנוספים

• מישלמיור,זוכהפרסנובללפיזיקהלשנת:2019ריאיוןרשמי(ועדתפרסנובל)。
• פרסנובללפיזיקהלשנת2019 -גילויהאקזופלנטההראשונה(ועדתפרסנובל)。

מילוןמונחים

(宜居星球)：↑זהוכוכבלכתבעלתנאיםהכרחייםהמאפשריםקיוםחיים。

קספקטרלי(谱线)：↑קואורבאורךגלמסוים,אשרנספגבאטוֹמיםאונפלטמהם。

(多普勒效应)：↑אפקטפיזיקלישבואורךהגלהנמדד(התדירוּת)משתנהכאשרמקורהגלנעלכיווןהצופהאוהרחקממנו。

אקזופלנטה(行星)：↑כוכבלכתשממוקםמחוץלמערכתהשמששלנו,ומקיףכוכבדמוי——שמש。

יטס—קרלצי(交叉相关技术)：↑שיטהשמשתמשתבאפקטדופלרעלקוויםספקטרלייםמאורשלכוכברחוק,במטרהלְאַתֵּרכוכבילכתמחוץלמערכתהשמששלנו。

ספקטרומטר(光谱仪)：↑מכשירהמשמשלאיתורספקטרוםהאורולניתוחו,ובמקרהשלנואורהמגיעמכוכביםומכוכבילכת。

医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院医学院：↑השינויבמהירותשלכוכב,שנובעמנוֹכחוּתכוכבלכתקרובהמקיףאותו。

ינטרסים

המחברמצהירכיהמחקרנערךבהעדרכלקשרמסחריאופיננסישיכוללהתפרשכניגודאינטרסיםפוטנציאלי。

תודות

回车רצ回车ניל回车ד回车לנועהשגבעלעריכתהריאיוןשהיווהאתהבסיסלמאמרזה,ועלכתיבהמשותפתשלהמאמר。ראיורים1，2ו-3 cבמאמרזה。

הערותשוליים

1.↑לקריאהנוספתעלאודותקוויםספקטרליים,לחצוכאן．

2.↑ר回绝回绝回绝ס从回绝回绝回绝ר从回绝回绝回绝לילג从回绝回绝回绝回绝回绝י回绝回绝回绝回绝回绝回绝איור1。לחצוכאןלצפיי年华年华:年华年华סרט年华年华:年华年华。

3.↑לחצוכאןלצפיי年华年华，年华年华לצפיי年华年华，年华年华。

4.↑מידעעלאודותקבוצתהכוכבים”פגסוס”תוכלולקרואכאן。

5.↑מידענוסףבענייןהגירתכוכבילכת,ראוכאן．

6.↑אםאקזופלנטהאכןמקיימתאתהדרישותהאלה,איןזהמעידבהכרחכימתקיימיםעליהחיים,אלארקשישלהפוטנציאללקיוםחיים。באפשרותנוגםלחלוםעלצורותחייםשונותלגמרישיכולותלהתפתחתחתתנאיםשוניםמאלהשאנומכירים。אולם,אנובוחריםלהתחילעםהאפשרויותהפשוטותביותר,המבוססותעלהמדעהעדכנישמוכרלנו。

7.↑המשמעותהיאגםשאפילואםנמצאכוכבלכתישיבמחוץלמערכתהשמששלנו,הואלאיהיהמתאיםלהגירהאנושיתבהתאםלהבנתנוהנוכחיתאתחוקיהפיזיקה。לכן,עלינולהשקיעמאמציםגדוליםבהגנהעלכדורהארץ,כדישיישארבעלתנאיםהכרחייםלקיוםחייםאנושייםבמשךדורותרביםנוספים。

8.↑לקריאתמידענוסףעלאודותשיטהזו,לחצוכאן(4］．

---

מקורות

［1］↑市长，2020年。诺贝尔演讲:宇宙中的多元世界:古代的梦想，天体物理学的现代现实。Rev. Mod. Phys。92:030502。网上订购地址:https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.92.030502

[２]↑Baranne, A.，市长，M.和Poncet J. L. 1979。一种新型径向速度测量工具。考察。阿斯特朗。23:279 - 316。0083 - 6656 . doi: 10.1016 / (79) 90016 - 3

[3]↑市长，M.和奎洛兹，D. 1995。一颗类太阳恒星的木星质量伴星自然378:355-9。

[4]↑施维特曼，E. W.，江，N. Y.，帕伦托，M. N.，哈曼，C. E.，达斯萨尔马，S.，费舍尔，T. M.等。2018。系外行星生物特征:远程可探测生命迹象的回顾。天体生物学．18:663 - 708。doi: 10.1089 / ast.2017.1729