ViewWiki

העולם, קצת יותר מקרוב

כוכבי לכת חוץ־שמשיים.

את רוב כוכבי הלכת שמחוץ למערכת השמש מוצאים בלי לראות אותם. כשכוכב לכת חוצה את פני הכוכב שלו, אור הכוכב יורד מעט, והירידה הזאת היא הרמז.

גלו את הסצנה מאמר אינטראקטיבי

01 / הניסוי

צל על כוכב.

שנו את גודל כוכב הלכת, את המסלול שלו ואת הנטייה שלו, וצפו איך הירידה באור הכוכב משתנה בהתאם. אחר כך הסתכלו על המסלול מלמעלה.

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „כוכבי לכת חוץ־שמשיים”, שעוסקת בשאלה: איך מוצאים כוכב לכת שאי אפשר לראות?
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

ההסבר שלמטה זמין כבר עכשיו, בזמן שהסצנה נטענת.

כוכב דמוי שמש. הירידה, משכה והזמן בין מעבר למעבר מחושבים מהגדלים האמיתיים ומחוק קפלר; המסלול המצויר דחוס כדי שייכנס, אבל כוכב הלכת חוצה את הכוכב בגובה האמיתי.טלסקופ אמיתי רואה את הכוכב כנקודת אור אחת, לא כדסקה, והמדידות שלו רועשות. המודל מניח שפני הכוכב בהירים באותה מידה בכל מקום, ולכן לירידה יש תחתית שטוחה; השוליים הכהים יותר של כוכב אמיתי מעגלים אותה. טבעת האוויר הזוהרת מצוירת עבה בהרבה מכל אטמוספירה אמיתית.

02 / שלושה כוכבי לכת, כוכב אחד

כמה עמוק, כמה זמן, כל כמה זמן.

כל כוכב לכת מצויר בקנה מידה מול אותו כוכב דמוי שמש, ומתחתיו הירידה שהוא יוצר.

בגודל צדק, קרוב מאוד01

צדק חם

ענק שצמוד לכוכב שלו. ירידה עמוקה ותכופה: סוג המעבר שהכי קל לתפוס, והסוג הראשון שהתגלה.

ירידה באור הכוכב
1.0%
משך המעבר
כ־3 שעות
חוזר כל
4 ימים
בגודל נפטון, בעשירית ממרחק כדור הארץ02

נפטון חמים

רחב פי ארבעה מכדור הארץ. עומק הירידה שלו הוא בערך שמינית מזה של צדק חם, והיא חוזרת בערך כל שנים־עשר יום.

ירידה באור הכוכב
0.13%
משך המעבר
כ־4 שעות
חוזר כל
12 ימים
בגודל כדור הארץ, במסלול של כדור הארץ03

תאום של כדור הארץ

ירידה של פחות ממאית האחוז, פעם בשנה. כדי למצוא כזה צריך טלסקופ חלל ושנים של תצפית.

ירידה באור הכוכב
84 חלקים למיליון
משך המעבר
כ־13 שעות
חוזר כל
שנה
הרעיון הגדול

מעבר מעמעם כוכב לפי החלק מפני הכוכב שכוכב הלכת מכסה. עומק הירידה מגלה את גודל כוכב הלכת; התזמון שלה מגלה את גודל המסלול שלו.

(Rp / R★)²

צל קטן מכדי לראות אותו

אפילו הכוכבים הקרובים ביותר רחוקים כל כך, שכוכב לכת שלידם נבלע בבוהק שלהם. כוכב הלכת הראשון שנמצא סביב כוכב דמוי שמש, 51 Pegasi b, הוכרז בשנת 1995, והיום מוכרים יותר מ־6,000. כמעט אף אחד מהם לא צולם. את רובם מצאו מתוך מעקב אחרי הכוכב.

שיטה אחת מחכה למעבר: הרגע שבו כוכב לכת עובר בין הכוכב שלו לבינינו. כוכב הלכת קטן מדי מכדי שנראה אותו כנקודה, אבל הוא חוסם מעט מאור הכוכב, וטלסקופ רגיש מודד איך בהירות הכוכב יורדת מעט, נשארת נמוכה כמה שעות ואז חוזרת לקדמותה. ראו את הירידה הזאת חוזרת במרווחים קבועים, ומצאתם כוכב לכת.

כמה עמוקה הירידה

כוכב לכת שעומד מול כוכב מכסה ממנו דסקה קטנה. החלק מהאור שאובד הוא שטח כוכב הלכת חלקי שטח הכוכב: היחס בין הרדיוסים שלהם, בריבוע. צדק רחב בערך עשירית מרוחב השמש, ולכן הוא היה חוסם בערך אחוז אחד מהאור. כדור הארץ רחב בערך מאית מרוחב השמש, ולכן הוא היה חוסם בערך 84 חלקים למיליון, פחות ממאית האחוז. ממרחק גדול, כוכב הלכת שלנו היה ירידה חלשה כל כך שכמעט אי אפשר למדוד אותה.

נסו: בחרו צדק, אחר כך נפטון ואז כדור הארץ, וצפו בתחתית הירידה בגרף עולה לכיוון הקו העליון. אחר כך הזיזו את נטיית המסלול ל־86° ובחרו כדור הארץ לגודל המסלול: כוכב הלכת חולף מעל הכוכב, והירידה נעלמת.

חזרה לניסוי

כמה זמן, וכל כמה זמן

עוד שני מספרים יוצאים מאותה עקומה. הזמן בין ירידה לירידה הוא השנה של כוכב הלכת. אורך הירידה הוא הזמן שלוקח לכוכב הלכת לחצות את פני הכוכב. לפי חוק קפלר, כוכב לכת שקרוב לכוכב שלו נע מהר ומשלים הקפה במהירות. צדק חם, במרחק של חלק עשרים ממרחק כדור הארץ מהשמש, מקיף את הכוכב שלו בערך בארבעה ימים, וחוצה אותו בערך בשלוש שעות. תאום של כדור הארץ חוצה בערך בשלוש־עשרה שעות, אבל רק פעם בשנה, ולכן כדי לאשר אותו צריך שנים של תצפית סבלנית.

בקו אחד

מעבר קורה רק אם אנחנו רואים את המסלול כמעט בדיוק מהצד. סובבו את הסצנה כדי להסתכל מלמעלה, והסיבה ברורה: רק רצועה דקה של המסלול נמצאת בין הכוכב לטלסקופ שלנו. ככל שהמסלול רחב יותר, הוא צריך להיות מכוון בדיוק רב יותר. לכוכב לכת כמו כדור הארץ הסיכוי הוא בערך אחד ל־200, כך שעל כל כוכב לכת דמוי ארץ שעובר על פני הכוכב שלו, עוד כמאתיים חולפים בלי שנראה אותם. טלסקופים כמו קפלר, שצפה בכ־150,000 כוכבים במשך שנים, מצאו אלפי כוכבי לכת כי עקבו אחרי מספיק כוכבים, כך שחלק מהם היו חייבים להיות מכוונים נכון.

אור כוכב דרך אוויר

כשכוכב לכת שיש לו אטמוספירה עובר לפני הכוכב, טבעת דקה של אור כוכב עוברת דרך האוויר שלו בדרכה אלינו. גזים בולעים צבעים מסוימים, ולכן הטבעת כהה מעט יותר בחלק מהצבעים מאשר באחרים. כשמודדים את הירידה צבע אחר צבע, אסטרונומים יכולים לדעת אילו גזים יש באוויר של עולם רחוק. טלסקופ החלל ג’יימס וב מצא כך פחמן דו־חמצני ואדי מים בכוכבי לכת שנמצאים במרחק של מאות ואף יותר מאלף שנות אור.

מה המודל משאיר בחוץ

הטלסקופ בסצנה רואה את הכוכב כדסקה; טלסקופ אמיתי רואה נקודה אחת ומודד רק את הבהירות הכוללת שלה, עם רעש מההבהובים של הכוכב עצמו ומהמכשיר. כוכבים אמיתיים כהים יותר לכיוון השוליים שלהם, וזה מעגל את תחתית הירידה. הכוכב כאן דומה לשמש, ומסלול כוכב הלכת הוא מעגל מושלם. כוכבי לכת רבים מתגלים גם בדרכים אחרות, למשל לפי התנודה הקלה שהמשיכה של כוכב הלכת גורמת לכוכב שלו.

מותר לעשות בהם שימוש חוזר, עם קרדיט ל־ViewWiki וקישור לעמוד הזה.

04 / ללמוד את זה בקורס

תרגול, צעד אחר צעד.

השיעור הזה מלמד את הנושא עם שאלות שנבדקות.

  1. כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים פיזיקה · מערכת השמש