דיסקת שברים

דיסקת שברים (אנגלית: Debris disk) היא דיסקה של אבק וסלעים המקיפה כוכב. דיסקות כאלה יכולות להיות לא אחידות ולהיות מורכבות מטבעות מובהקות, כמו טבעות סביב הכוכב פומלהוט (באיור משמאל). דיסקות שברים נצפו הן סביב כוכבים צעירים והן סביב כוכבים עתיקים, לרבות כוכב נייטרונים. לפי מודלים מסוימים, דיסקת שברים יכולה להיות שלב בהיווצרות כוכבי לכת ארציים, העוקב לשלב של דיסקה קדם-פלנטרית. לפי מודלים אחרים, שברים אלו יכולים להיווצר ולהישמר כתוצאה מהתנגשויות בין פלנטיסימלים שהם אסטרואידים ושביטים גם בשלבים מאוחרים של התפחות של מערכת פלנטרית. נכון לתחילת המאה ה-21 נמצאו למעלה מ-900 כוכבים שונים אותם ככל הנראה מקיפה דיסקת שברים ו-170 כוכבים בהם ידוע על קיומה של דיסקה כזאת. מאתרים את הדיסקות באופן תצפיתי על ידי כך שחוקרים את המערכת בתחום התת-אדום ומחפשים אחר עודף קרינה בתחום זה, ביחס לקרינה המצופה מהכוכב עצמו. עודף זה נובע מכך שדיסקה החשופה לאור הכוכב פולטת קרינה בתחום התת-אדום בנוסף לקרינה הישירה מהכוכב. דיסקת שברים דומה במידת מה לחגורת האסטרואידים במערכת השמש. נצפו דיסקות בעלות רדיוס של 10-100 יחידות אסטרונומיות, כלומר דומה לחגורת קויפר (הנפרשת בתווך רדיוס של 30-50 יחידות אסטרונומיות), אבל עם יותר אבק. דיסקת שברים ראשונה שנצפתה הייתה דיסקת אבק המקיפה את הכוכב וגה. דיסקה זו נצפתה ב-1984 על ידי טלסקופ החלל IRAS ובתחילה הוצע שמדובר בדיסקה קדם-פלנטרית. בהמשך התברר שהדיסקה לא מכילה גז, וכן מכילה אזורים בעלי צפיפות שונה, דבר המצביע על גופים מאסיבים המוכלים בה. גורמים אלו וגילו המתקדם של הכוכב במצביעים שמדובר בדיסקת שברים ולא בדיסקה קדם-פלנטרית. בהמשך דיסקות דומות התגלו לפומלהוט ולבטא בכן-ציור. נמצאה דיסקת שברים סביב הכוכב הזוגי 55 בסרטן הנמצא ג-40 שנות אור ממערכת השמש, במערכת המכילה 5 אקזופלנטות. תגלית זו לא אומתה. מבנה של דיסקת שברים המקיפה את אפסילון בארידנוס מצביעה על הפרעות הנגרמות על ידי גוף פלנטרי החג סביב הכוכב. מדידת הפרעות אלו יכולים לעזור לקבוע את ממדיו ומסתו של גוף זה. במהלך היווצרותו של כוכב דמוי שמש, קדם-כוכב עובר שלב של כוכב T בשור בו הוא מוקף ב"ערפילית" (למעשה ענן של גז ואבק) דמוית דיסקה. מהחומר המרכיב את אותה הדיסקה נוצרים פלנטיסימלים שיכולים להצטבר וליצור בהמשך כוכבי לכת. הענן ממשיך לחוג סביב הכוכב הצעיר במשך תקופה של 1-20 מיליון שנים, עד שהוא מפוזר על ידי קרינה מהכוכב. פלנטסימלים יכולים להתנגש זה בזה ובכך ליצור עוד אבק ושברים, תהליך זה משמר את דיסקת השברים ליותר זמן. לפי המודלים התאורטיים כ-45% מכלל כוכבי הסדרה הראשית מחזיקים בדיסקת שברים באיזשהו שלב בחייהם. דיסקות שברים מורכבות לרוב מגרגרים קטנים מסדרי גודל של 1-100 מיקרומטר. התנגשות בין גרגרים אלו יכולה לרסק אותם לגרגרים קטנים יותר שמועפים מהמערכת על ידי לחץ קרינה מהכוכב. בדיסקות שברים דלילות הקרינה יכולה לגרום לחלקיקים ליפול על הכוכב בספירלה, בתהליך המכונה "אפקט פוינטינג-רוברטסון" (Poynting–Robertson effect). שני התהליכים מגבילים את זמן החיים של דיסקת שברים לתקופה של 10 מיליון שנים או אף פחות. כך שעל מנת שהדיסקה תישמר למשך תקופה ממושכת, צריך להיות מנגנון שיוצר שברים חדשים. הדבר יכול להיות מושג על ידי התנגשויות בין גופים גדולים יותר שיוצרים שברים קטנים. על מנת שהתנגשויות יהיו אפשריות, הדיסקה צריכה להיות מופרעת כבידתית במידה המספקת מהירות התנגשות גבוהה מספיק. מערכת פלנטרית של הכוכב יכולה ליצור הפרעות כאלה, כך גם מערכת של כוכב זוגי או השפעה של כוכב שכן. קיומה של דיסקת שברים יכולה להצביע על הסתברות להמצאות של כוכב לכת סלעי במערכת. מדיה וקבצים בנושא דיסקת שברים בוויקישיתוף A debris disk around an isolated young neutron star Spitzer Team Says Debris Disk Could Be Forming Infant Terrestrial Planets Catalog of Resolved Disks A SPITZER INFRARED SPECTROGRAPH STUDY OF DEBRIS DISKS AROUND PLANET-HOST STARS Astronomers discover possible new Solar Systems in formation around the nearby stars Vega and Fomalhaut University Of Arizona Scientists Are First To Discover Debris Disk Around Star Orbited By Planet NICMOS Coronagraphic Observations of 55 Cancri Structure in the epsilon Eridani Debris Disk Comets and the Origin and Evolution of Life Debris disks as signposts of terrestrial planet formation