איך נוכל לצלם כוכבי לכת שמחוץ
למערכת השמש שלנו?

רק שמונה כוכבי לכת מקיפים את השמש שלנו, אבל אנו יודעים על עוד אלפי כוכבי לכת שחגים סביב כוכבים אחרים. כוכבי הלכת האלה מכונים אקסופלנטות (Exoplanets), וחלקם עולמות מופלאים ממש. יש ביניהם כוכבי לכת לוהטים עד כדי כך שכל פני השטח שלהם מכוסים כנראה בלבה; כוכבי לכת שנעים סביב שני כוכבים שונים, או שאין להם שום כוכב לחוג סביבו; חלקם מתאימים לחיים אולי אפילו יותר מכדור הארץ, והמגוון רב ועשיר.

הבעיה היא שכמעט כל מה שידוע לנו על האקסופלנטות בא מראיות עקיפות – למשל ההשפעה שלהן על האור המגיע מכוכב רחוק כשהאקסופלנטה חולפת על פניו, ואין לנו צילומים ישירים שלהן. יתר על כן, כמעט כל הכוכבים רחוקים מאיתנו עד כדי כך שהגודל שלהם על השמיים (הגודל הזוויתי) הוא זעיר – קטן יותר מיכולת ההפרדה של כל טלסקופ קיים, ואפילו של כל הטלסקופים העתידיים שנמצאים בתכנון כעת. הם בגודל של נקודה – וזהו. כוכבי הלכת שחגים סביבם קטנים אף יותר – אז ודאי לא יעלה על הדעת שנוכל אי פעם לצלם אותם ברמת פירוט כלשהי.

ובכל זאת, זה כנראה אפשרי, וכבר כיום ידועות לנו שתי דרכים שונות לעשות זאת.

אין כיום דרך מעשית לצלם אקסופלנטות וכל מה שידוע לנו עליהן בא מראיות עקיפות. אקסופלנטה בקרבת כוכב | RON MILLER, Science Photo Library

מרוץ שליחים רובוטי

הדרך הראשונה היא פשוט לבקר שם ולצלם מקרוב. כלומר לא בני אדם – דבר כזה לא יהיה מעשי בעתיד הנראה לעין – אלא חלליות רובוטיות שיטוסו אל מערכות כוכבי הלכת הקרובות ביותר ואפילו יגיעו אליהן לשם בזמן סביר של כמה עשרות שנים. המכשול העיקרי הוא כמובן המרחקים האדירים שבהם מדובר. אפילו לאור עצמו נדרשות שנים ארוכות לחצות את המרחק בין הכוכבים: הכוכב הקרוב ביותר אלינו, פרוקסימה קנטאורי, נמצא במרחק של ארבע שנות אור ורבע מהשמש שלנו, ושום עצם ממשי לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור, שהיא כמיליארד קמ"ש. אז איך אפשר לבנות חללית שתהיה מהירה מספיק לחצות את המרחק העצום הזה בתוך זמן סביר?

עד לפני שנים ספורות זה אכן נשמע דמיוני לגמרי. אבל בשנת 2016 הציגו המיליארדר הרוסי יורי מילנר (Milner), והמדענים סטיבן הוקינג ואבי לייב (Loeb) הישראלי-אמריקאי את יוזמת "סטארשוט" (Breakthrough Starshot), שהיא כעת התוכנית המעשית ביותר לשלוח חלליות למרחקים בין-כוכביים.

החלליות האלה יהיו קטנות במיוחד וישקלו כגרם אחד בלבד. גודל כזה לא יכול כמובן לכלול מנועים. במקום שהחללית תניע את עצמה, יצמידו לה מפרש מבריק גדול מחומרים קלים במיוחד ו"ידחפו" אותו קדימה בעזרת קרני לייזר רבות עוצמה שיכוונו לעברו מהקרקע. המפרש המבריק יחזיר את אור הלייזר לאחור ויידחף בתגובה קדימה.

בדרך הזאת, המסה הזעירה של החלליות תאפשר לה לצבור מהירות גדולה מאוד של כחמישית ממהירות האור בתום כעשר דקות של דחיפה. במהירות הזאת היא תגיע למערכת הפלנטרית פרוקסימה קנטאורי כעבור כעשרים שנה בלבד. כשתגיע לשם היא תצלם את פרוקסימה B, כוכב הלכת המסקרן מאוד שכבר ידוע במערכת הזאת. אומנם בהיעדר מנוע פנימי לא תהיה שום דרך להאט את תנועת החלליות בהגיען ליעד ואפילו לא לשנות את כיוון תנועתן, אבל החלליות הזעירות הללו יהיו זולות מאוד, בערך כמו עלות הייצור של שבב מחשב אחד, ולכן יהיה אפשר לשלוח חלליות רבות לאותו יעד. סביר להניח שלפחות אחת מהן תגיע קרוב מספיק לכוכב הלכת כדי לצלם אותו בפירוט.

טלסקופ שיימצא בדיוק במוקד של העדשה הכבידתית בין השמש לאקסופלנטה יוכל לצלם אותה, אך מדובר במרחק העצום של יותר מ-81 מיליארד קילומטר מכדור הארץ. טלסקופ החלל האבל במסלול סביב כדור הארץ | Dima Zel, Shutterstock

מבעד לעדשת השמש

הדרך השנייה לצלם כוכבי לכת רחוקים היא לכוון טלסקופ דווקא לכיוון השמש שלנו, ולנצל את הכבידה שלה כמעין עדשה שמגבירה מאוד את האור המגיע גם ממרחקים עצומים. אסביר:

בשנת 1919 אישרה תצפית אסטרונומית לראשונה את תורת היחסות הכללית, שפרסם אלברט איינשטיין שנים ספורות קודם לכן. היא שהראתה שהמסה הגדולה של השמש מסיטה קרני אור בדיוק כפי שהתיאוריה חזתה. התכונה הזאת של השמש הופכת אותה למעין עדשה ענקית, שנקראת "עדשה כבידתית".

התופעה הזאת מאפשרת להגביר מאוד את האור החיוור המגיע מכוכבי לכת, עד כדי פי מאה מיליארד. כך אפשר להלכה ליצור תמונות ברמת הפרדה גבוהה מאוד, שאמורה לאפשר לצלם את פניו של כוכב הלכת פרוקסימה B ברזולוציה של 25 קילומטר.

את כל זה יהיה אפשר לקלוט בטלסקופ רגיל, בתנאי שהוא יימצא בדיוק במוקד של העדשה הכבידתית הזאת. כאן כבר נוצרת בעיה, כי מרחק המוקד של "עדשת" השמש הוא 542 יחידות אסטרונומיות, כלומר פי 542 מהמרחק בין מסלול כדור הארץ לשמש. מדובר במסע ארוך מאוד של יותר מ-81 מיליארד קילומטר, ולא פשוט לשלוח למרחק כזה חללית שתישא טלסקופ חלל בתוך זמן סביר – והפעם מדובר בחללית גדולה ששוקלת כמה טונות, ולא רק גרמים בודדים. כך שגם כאן מדובר במסע של כעשרים שנה.

בנוסף, את הטלסקופ יהיה צריך להציב כך שהשמש תהיה בדיוק על קו הראייה שבינו לבין כוכב הלכת, כפי שנעשה בכל תצפית אסטרונומית המשתמשת בעדשות. המשמעות היא שכל טלסקופ שכזה יוכל לצפות במערכת פלנטרית אחת בלבד, פשוט משום שלא תהיה שום דרך מעשית להטיס אותו לאורך המרחקים הגדולים שבין נקודות המוקד המתאימות למערכות כוכבי לכת שונות. בתנאים כאלה, לא בטוח שפרויקט כזה יצדיק את עצמו. עם זאת, זוהי יוזמה שראוי להמשיך ולפתח, וסוכנות החלל האמריקאית נאס"א התחילה לממן מחקרים בנושא, אם כי בקנה מידה קטן.

אם כן, יש סיכוי לא רע שבהמשך המאה הנוכחית כבר יהיו בידינו תמונות מפורטות של אחד או יותר מכוכבי הלכת שמחוץ למערכת השמש.