נוסח השאלה המלא: איך יכול להיות שהכוכבים שנמצאים אחרי קו האסטרואידים במערכת השמש שלנו (רחוק מאוד מהשמש ובטמפרטורה נמוכה) הם כוכבים גזיים? הרי הטמפרטורה שם נמוכה מאוד, אז הם אמורים להיות מוצקים. איך אפשר להסביר את התופעה?

שלום עידן!

השאלה טובה מאוד. כפי שענו לך בפייסבוק, כוכבי הלכת צדק ושבתאי הם כוכבי גז שמורכבים בעיקר ממימן ומהליום.לגבי אוראנוס ונפטון (אורון ורהב), ההשערה היא שהם מכילים גם קרח שעשוי מאמוניה וממתאן. אך שאלה נוספת הקשורה לשאלתך היא "איך בעצם אנחנו יודעים את כל זה?"

חקר כוכבי הלכת התחיל כבר בעת העתיקה וממשיך עד היום, בין השאר בעזרת רכבי חלל ומשלחות מחקר.

בכוכבי לכת, ובכלל בכוכבים, יש מעט מאוד דברים שאפשר למדוד. קל יחסית למדוד את גודלם (בעזרת טלסקופ), ומכאן להסיק בלי קושי מיוחד את הנפח שלהם. אפשר גם למדוד את עוצמת הכבידה שלהם, למשל על ידי מדידת מסלולי הירחים שלהם וגודלם, ומכאן להסיק את המסה שלהם. את ההרכב הכימי של הכוכב אפשר לברר על ידי הסתכלות בקווים ספקטרלים של פליטת האור (או של החזרתו כשמדובר בכוכבי לכת). בשיטה זו הגיע המדע למסקנה שכוכבי הלכת הענקיים עשויים גז.

לשאלתך מדוע החומר נמצא בצורתו הגזיית בכוכבי הלכת הללו, נענית שהטמפרטורה בחלל אמנם נמוכה, אך לא נמוכה מספיק כדי ליצור נוזל. זה נכון, אך לא מדויק מספיק. תכונה חשובה נוספת, ואולי אף חשובה יותר לעניין מצבי הצבירה, היא הלחץ. המעבר בין מצבי הצבירה השונים נקרא מעבר פאזה והוא תלוי בלחץ בדיוק כפי שהוא תלוי בטמפרטורה. טמפרטורת ההתכה וההתעבות של מימן והליום שהובאו בתשובות שקיבלת נכונות רק בלחץ של אטמוספירה אחת – הלחץ הקיים בגובה פני הים בכדור הארץ. בחלל הסיפור הרבה יותר מורכב.

בבואנו להתאים בין המסה, הנפח והרכב החומר של כוכב צדק אין לנו ברירה אלא להסיק שהוא עשוי גז. המצב הזה אפשרי מפני שבחלל, בשונה מכדור הארץ, אין שום אילוץ על הלחץ. לכן יכולים להתקיים בסמיכות רבה כוכב גז כמו שבתאי לצד ירח מוצק כמו טיטאן. עם זאת, מאחר שלכוכב יש מסה עצמית עצומה, דווקא בתוכו שורר לחץ גבוה מאוד שבגללו מצב הצבירה של מרכז הכוכב הוא מוצק או נוזלי – בליבת כוכבים כמו ליבת כדור הארץ שוררת טמפרטורה גבוהה מאוד שגורמת להתכה של המוצקים.

אוראנוס ונפטון נקראים "ענקי הקרח", מפני שלפי ההערכות יש לנם ליבה גדולה יחסית של קרח, שעשוי ממתאן, אמוניה וכדומה.

ההרכב המדויק של החומר בענקי הגז ומצבי הצבירה שלו עדיין אינם ידועים לגמרי, וחלליות חקר כגון קאסיני, ג'ונו ואחרות עתידות לספק לנו עוד מידע בסוגיה הזאת.

0 תגובות