כוכב תועה

כוכב תועה (באנגלית: Intergalactic Star, ידוע גם כ-Intracluste Star או Rogue Star) הוא כוכב שלא משויך לאף גלקסיה. לאחר דיונים רבים בקהילה המדעית, הוסכם כי הכוכבים התועים היו פעם חלק מגלקסיות, אולם התנתקו מהן כתוצאה מאינטראקציה עם גרם שמיים אחר.

קבוצת הכוכבים התועים הראשונה שהתגלתה נמצאה בצביר הגלקסיות "הבתולה" והתגלתה על ידי טלסקופ החלל "האבל" בשנת 1997, והכוכבים בה היו הכוכבים הראשונים בהיסטוריה שהתגלו במרחק של יותר מ-300,000 שנות אור מן הגלקסיה הקרובה ביותר אליהם.

הגילוי

האמונה הרווחת כי כוכבים נמצאים רק בגלקסיות הופרכה לחלוטין ב- 14 בינואר 1997, עם הגילוי הראשון של כוכבים תועים על ידי טלסקופ החלל "האבל". אותם כוכבים תועים נמצאו בצביר הגלקסיות "הבתולה".

אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה"

אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה", שהיא גם אוכלוסיית הכוכבים התועים הראשונה שהתגלתה, נמצאת במרחק של בערך 60 מיליון שנות אור מכדור הארץ, והיא מורכבת מכוכבים שנפלטו מהגלקסיות הקודמות שלהן.

בשנה בה התגלתה אוכלוסיית הכוכבים התועים, נמצאו בה 600 כוכבים תועים, אשר כולם ענקים אדומים. בתקופה זו, שיערו החוקרים כי כוכבים תועים נוספים, אשר אורם חלש מכדי שטלסקופ החלל "האבל" יוכל להבחין בקיומם, חבויים באזור זה. מאוחר יותר, אכן התגלו כוכבים שכאלה, כפי ששוער.              

מחקרים מצביעים על כך שאוכלוסיית הכוכבים התועים מהווה כ-10% ממסתו של צביר "הבתולה", בשיעור העומד על כטריליון מסות שמש.

היווצרות של כוכב תועה

עד כה, גובשו מספר תאוריות אפשריות לגבי תהליך היווצרותם של כוכבים תועים:

כוכבים שנפלטים מהגלקסיות שלהם כתוצאה מסופרנובה

כאשר כוכב שנמצא במערכת מרובת כוכבים קורס ועובר סופרנובה, שאר הכוכבים במערכת עשויים להאיץ מאוד כתוצאה מעוצמת הפיצוץ. אם מהירות התנועה של הכוכבים מספקת על מנת שיתגברו על ההשפעה הכבדתית של הגלקסיה בה הם נמצאים, הם נחלצים ממנה וממשיכים למרחב הבין גלקטי. מרגע שיצאו הכוכבים מהגלקסיה בה נוצרו, מרכז המסה של הגלקסיה אינו יכול עוד להשיבם, והם נחשבים לכוכבים תועים.

כוכבים שנפלטים מהגלקסיות שלהם כתוצאה מאינטראקציה עם חור שחור

כוכבים שנמצאים במערכת מרובת כוכבים עשויים לצאת מגלקסיית האם שלהם באמצעות אינטראקציה עם חורים שחורים. כאשר מערכת מרובת כוכבים מתקרבת לחור שחור במידה מספקת, אחד הכוכבים במערכת נשאב לחור השחור, ושאר הכוכבים מאיצים מאוד עד שהם מגיעים למהירות אדירה, כתוצאה מ"אפקט הכבידה הקיצונית" (באנגלית: the extreme gravitational effect). אותם כוכבים מגיעים למהירות מספיק גבוהה על מנת לצאת מהגלקסיה שלהם, ואכן הם יוצאים מהגלקסיה שלהם ונהפכים לכוכבים תועים. כוכבים תועים שיצאו מהגלקסיות שלהם באופן זה נקראים "כוכבי מהירות על" (באנגלית: hyper-velocity stars).

אינטראקציה בין גלקסיות

ככל הנראה, הדרך הנפוצה ביותר בה כוכבים יוצאים מהגלקסיות שלהם והופכים לתועים היא אינטראקציה בין גלקסיות. כאשר גלקסיות נפגשות חלק מהכוכבים שבהן יוצאים מהן במהירות גבוה אל החלל, כתוצאה משינויי במכלול הכוחות הכבדתיים הפועלים על אותם כוכבים, דבר שיכול לשנות באופן דרסטי את מהירותם וכיוון תנועתם, ואף לגרום להם לצאת מהגלקסיה שלהם, כפי שקורה לאותם כוכבים.  

היווצרות של כוכבים תועים מחוץ לגלקסיות

עד כה לא תועד כוכב תועה שנוצר מחוץ לגלקסיה, וככל הנראה הדבר גם לא אפשרי, כיוון שכוכבים נוצרים כתוצאה מהתגבשות של עננות גז ואבק גדולות מאוד, דבר שלא נפוץ במיוחד מחוץ לגלקסיות. על אף שמדענים כבר מצאו עננות גז ואבק גדולות מחוץ לגלקסיות בעלות פוטנציאל ליצירת כוכבים, הדבר לא סביר במיוחד כיוון שעל מנת שכוכב ייווצר מעננות אילו גורם מסוים צריך לגרום להן להתפזר מעט על מנת שהן יוכלו להתגבש לצורה חדשה. גליי הלם שעוברים בתוך גלקסיות (למשל כתוצאה מסופרנובות) יכולים לפזר מעט את העננות שנמצאות בגלקסיות אילו ולאפשר להן להתגבש מחדש לכוכב. אולם גליי הלם אילו לא קיימים בחלל הבין-גלקטי.

תנועתו של כוכב תועה

בניגוד לכוכבים שנמצאים בגלקסיות, שנעים סביב מרכז הגלקסיה בה הם נמצאים, תנועתם של כוכבים תועים לא מושפעת רק מגלקסיה אחת, אלא ממצבור גרמי השמיים שנמצאים סביבם, ועל כן כוכבים תועים נעים סביב מרכז המסה של כל גרמי השמים שנמצאים בסביבתם (לדוגמה, כוכבים תועים שנמצאים בצביריי גלקסיות ינועו סביב מרכז המסה הכולל של כול צביר הגלקסיות).

ההבדל בין כוכב תועה לכוכב לכת תועה

יש להבדיל בין כוכב תועה לכוכב לכת תועה, כיוון שמדובר בשני סוגים שונים של גרמי שמיים. ניתן להבדיל ביניהם בשני אופנים עיקריים:

1. לכוכבים התועים תכונות זהות לאילו של כוכבים רגילים, ועל כן הם מבצעים היתוך גרעיני של מימן (מלבד ננסים חומים, אולם הם יוצאי דופן), בניגוד לכוכבי לכת תועים, שלא מבצעים היתוך גרעיני כלל, מתוקף היותם כוכבי לכת.
2. כוכבי לכת יכולים להיחשב לכוכבי לכת תועים אם הם לא קשורים כבדתית לכוכב מסוים ונעים כגוף עצמאי במרחב, בעוד שכוכבים צריכים להיות מנותקים מגלקסיות על מנת להיחשב לכוכבים תועים, כלומר כוכבי לכת תועים יכולים להימצא בכל מקום (אולם האפשרות הכי סבירה היא שהם ימצאו בתוך גלקסיות), כל עוד הם לא קשורים כבדתית לכוכב כלשהו, בעוד שכוכבים תועים תמיד יהיו מחוץ לגלקסיות.

אוכלוסיות כוכבים תועים אחרות שהתגלו

עד כה, התגלו מספר אוכלוסיות של כוכבים תועים מלבד אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה". לפניכם כמה מהן:

• אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "פורנקס": בשנות ה-90 המאוחרות של המאה ה-20, התגלתה אוכלוסיית כוכבים תועים בצביר הגלקסיות "פורנקס". קבוצת כוכבים זו התגלתה על ידי נאס"א. לפני גילוי אוכלוסיית הכוכבים התועים עצמה באזור זה, חוקרים ערכו עליו כמה תצפיות שחלקן עסקו במיפויי מיקומם של גרמי השמיים הנמצאים בו. תצפיות אילו החלו להיערך על האזור כבר מתחילת שנות ה-90.
• אוכלוסיית הכוכבים בפאתי שביל החלב: בשנת 1988 הוצע מודל של גלקסיית שביל החלב, לפיו כל 100,000 שנים בממוצע החור השחור שבמרכז שביל החלב פולט כוכב אחד אל מחוץ לגלקסיה, בהתחשב בכך שכוכבים בגלקסיות נעים סביב מרכזן ועם הזמן גם מתקרבים עליו, ובהתחשב בכך שכוכבים יכולים להיפלט מהגלקסיות שלהם כתוצאה מאינטראקציה של מערכת מרובת-כוכבים עם חור שחור. בשנת 2012 דווח בגיליון של כתב העת "Astronomical Journal" כי נמצאה קבוצה של יותר מ-675 כוכבים בפאתי שביל החלב. בכתב העת טוענים שכוכבים אילו נמצאים כעת בדרכם אל מחוץ לשביל החלב, כתוצאה מאינטראקציה עם חור שחור, והם עומדים לבסס את מקומם בתווך הבין-גלקטי שבין שביל החלב לגלקסיית אנדרומדה ככוכבים תועים, או ככוכבי מהירות גבוהה (hyper-velocity stars) מבחינה יותר ספציפית. הגילוי של אותם כוכבים מגבה את המודל של פליטת כוכבים מגלקסיית שביל החלב כתוצאה מאינטראקציה עם חור שחור שהוצע בשנת 1988.

כוכבים תועים ספציפיים שהתגלו

לפניכם תיאור של כמה כוכבים תועים שהתגלו:

• HIP 85605: כוכב תועה זה נמצא בקבוצת הכוכבים הרקולס, הנמצאת במרחק של בערך 16 שנות אור מכדור הארץ. מחקר שנערך קרוב לשנת 2015 קובע שאותו כוכב נמצא במסלול שעובר קרוב מאוד למערכת השמש. על פי חישובים שנערכו במהלך המחקר, אותו כוכב יעבור במרחק של 0.04 פארסק או 8,000 יחידות אסטרונומיות ממערכת השמש, בערך בעוד כ- 240,000 עד 470,000 שנים מהיום. על אף שמהמחקר נובע שאותו כוכב לא ישפיע על תנועת כוכבי הלכת במערכת השמש או על תנועת השמש, ישנה אפשרות שהוא יעבור קרוב לעננת אורט, וישפיע על העצמים הנמצאים בה. דבר זה יכול לפגוע בכדור הארץ, כיוון שאינטראקציה כבדתית של HIP 85605 עם עננת אורט יכולה להוביל לחדירה של עצמים מתוך העננה אל מערכת השמש עצמה כתוצאה משינויי מסלול תנועתם בגלל שינויי מכלול הכוחות הכבדתיים הפועלים אליהם, כתוצאה ממעבר של HIP 85605 לידם. אותם עצמים יחדרו למערכת השמש וינועו בתוכה, ואולי אף יפגעו בכוכבי לכת. אפשרי שחלק מאותם עצמים יתקרבו מידי לכדור הארץ וישפיעו עליו, ואף יתנגשו בו, דבר שיכול לגרום לאירוע הכחדה המוני נוסף על כדור הארץ, בעל פוטנציאל להכחדת האנושות, אם היא עדיין תתקיים עליו בשלב זה.
• SDSS J090745.0+024507: כוכב תועה זה הוא כוכב המהירות הגבוהה (hyper-velocity stars) הראשון שהתגלה. הוא התגלה בשנת 2005 באמצעות טלסקופ באריזונה. אותו כוכב נמצא בפאתי שביל החלב, שם הוא נע במהירות של בערך 850 קילומטרים לשנייה או 528 מיל לשנייה, יותר מפי שניים מהמהירות הנדרשת לגוף כלשהו על מנת להימלט משביל החלב. על אף שכוכב זה עדיין נמצא בשביל החלב, ניתן להחשיב אותו ככוכב תועה, כיוון שידוע שהוא היה שותף באינטראקציה כבדתית עם חור שחור שגרמה לו להגיע למהירות גבוה מספיק על מנת להימלט משביל החלב. חוקרים משערים כיום שכוכב זה יעזוב לחלוטין את שביל החלב בערך בעוד 80 עד 100 מיליון שנים.

תרומה של הגילוי של הכוכבים התועים למחקר של תחומים אחרים

גילויי הכוכבים התועים (בין היתר גם גילוי של אוכלוסיות מסוימות של כוכבים תועים) מסייע במחקר של נושאים מסוימים במדעי החלל (לצורך מדידת מרחקים, מיפויי של השפעות אנרגיה באזורים מסוימים ועוד). להלן כמה מהאופנים בהם גילויי הכוכבים התועים תורם למחקר של נושאים מדעיים:

• גילויי אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה" יכול לסייע לחוקרים למפות את התפלגות החומר האפל בצביר גלקסיות זה.
• מספר כוכבים תועים שהתגלו הם ענקים אדומים בהירים מאוד, ועל כן ניתן להשתמש בהם לצורך כיול מרחקים. מדידות כאלו יכולות לסייע למחקרים בנוגע להתרחבות היקום.

ראו גם

כוכב לכת תועה

קישורים חיצוניים

• מידע על אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה"
• מידע נוסף על אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "הבתולה"
• מידע על אוכלוסיית הכוכבים התועים בצביר הגלקסיות "פורנקס"
• מידע על הכוכב התועה "HIP 85605"
• מידע על אוכלוסיית הכוכבים התועים בפאתי שביל החלב
• מידע נוסף על אוכלוסיית הכוכבים התועים בפאתי שביל החלב
• מידע על "כוכבי מהירות גבוהה" (hyper-velocity stars)
• הניו יורק טיימס, תופעת הכוכבים הסוררים גדולה בהרבה משהיה ידוע עד כה למדע, באתר הארץ, 11 באוגוסט 2023