תצפיות שנערכו בשנים האחרונות לעברו של הכוכב KIC 8462852, גילו שינויים חריגים וחדים בעוצמה הנצפית של אורו. עד עתה לא נמצא הסבר טבעי מניח את הדעת לתופעה, ובין היתר הועלתה האפשרות שמקורה ב-"מבנה-על" שבנתה ציוויליזציה מתקדמת. גם כאן, ממתינים לטלסקופ "ג'יימס ווב" שאולי ישפוך אור, תרתי משמע, על התעלומה.
עמעום בלתי מוסבר
טלסקופ החלל "קפלר" סורק מזה מספר שנים גזרת שמיים בגודל של 100 מעלות רבועות (זווית מרחבית, בניגוד לזווית במישור, היא בעלת "שטח" שהוא חלק מהיקף כדור והנמדד במעלות רבועות או סטרדיאנים) בכיוון קבוצות הכוכבים "נבל" ו-"ברבור". עד עתה צפה הטלסקופ ביותר מ-150,000 כוכבים שונים. מטרת התצפיות היא לאתר סימנים לקיום כוכבי לכת חוץ-שמשיים המקיפים אותם, על-ידי עמעום מחזורי הנוצר כאשר כוכב הלכת חולף בקו הראייה המחבר בין הטלסקופ לכוכב אותו הוא מקיף. כאשר העמעום מתרחש במחזוריות קבועה, מתחזק הסיכוי שמדובר בכוכב לכת ולא בהפרעה מקרית. עד עתה הצליחו האסטרונומים לאמת קיומם של מאות כוכבי לכת חוץ-שמשיים ולגלות סימנים לקיומם של אלפי אחרים באמצעות תצפיות קפלר.
ניתוח התצפיות הוא משימה מייגעת למדי; בכל שנה נאספות כ-2.5 מיליארד תצפיות שונות, שיש לנתחן, למצוא בהן תבניות (בעיקר של שינויים מחזוריים בעוצמת אור כוכבים) ולהגיע למסקנות לגבי סבירות זיהויו של כוכב לכת מתוכן. חלק מהניתוח נעשה באמצעות תוכנות מחשב, וחלקו בסיועם של חובבי מדע מקרב הציבור הרחב (הנקראים Citizen Scientists) המשתייכים לצוותי מחקר מתנדבים בתחום האסטרונומיה. אחד מצוותי המתנדבים, המזוהה בכינוי "ציידי כוכבי הלכת", גילה תופעה חריגה למדי.
הכוכב KIC 8462852 נמצא במרחק של כ-1,480 שנות אור מאתנו, והוא מוגדר ככוכב מסדרה ראשית מטיפוס F: מסתו גדולה מזו של השמש בכ-40%, גוון אורו לבן צהבהב וגילו מוערך במספר מיליארדי שנים. במשך תקופה של יותר מארבע שנות תצפית, אורו התעמעם פעמיים: בין הימים ה-788 ל-795 למשימת קפלר, אירוע שניתן לו הכינוי "D800", ובין הימים 1,510 ל-1,570 למשימת קפלר, ואירוע זה כונה בשם "D1500".
אירועי עמעום החוזרים על עצמם עשויים כמובן להעיד על המצאות כוכב לכת במסלול סביב אותו כוכב. אולם, מגילויים קודמים, כוכב לכת החולף על פני הכוכב אותו הוא מקיף גורם לעמעום של לא יותר מאחוז אחד בעוצמת האור הנראה. ב-D800 וב-D1500, אורו של KIC 8462852 התעמעם ב-15% וב-20% בהתאמה, תופעה חריגה ביותר.
ההסבר הראשון אותו בדקו החוקרים הוא שגיאות אפשריות במדידות, או השפעה של מכשירי המדידה של הטלסקופ עצמו. אולם הסבר זה נשלל בקלות יחסית ממספר נימוקים: למשל, אילו הייתה שגיאת מדידה או תקלת מכשיר חולפת גורמת לתופעה, ניתן היה לראות שיעור עמעום דומה באורם של כוכבים נוספים שצולמו באותן מדידות – אך מדידתם של אלו הראתה שעוצמת ההארה שלהם קבועה. הסבר אפשרי נוסף לשגיאת מדידה היה יכול להיות תזוזה או תנודה של כיוון התצפית בעת ביצועה – אך התמונות בהן צולמו המדידות מיוצבות על אותו אזור ומראות את אותו מערך כוכבים.
הסבר נוסף שנשלל הוא שמדובר בשינויים של אור הכוכב הנגרמים עקב פעילותו הפנימית, כפי שנצפו בעבר בכוכבים ענקיים מטיפוסי F ו-G. אולם, מאפייני השינויים בעוצמת אורם של כוכבים אלו שונים מאוד מאלו של KIC 8462852; כשאורם של כוכבים אלו, המכונים RCB, מתעמעם, הוא צונח בחדות ולאחר מכן עולה חזרה בהדרגה במשך מספר חודשים עד שנים. עבור KIC 8462852, הירידה וגם העלייה שבאה בעקבותיה בעוצמת האור היו חדות יחסית.
קיימים כוכבים מטיפוס המכונה Be, המשליכים לחלל חומר עקב סחרורם המהיר. חומר זה יוצר סביבם דיסקה העשויה לעמעם את אורם לתקופות שמשכן שבועות עד שנים. אולם, לכוכבים כאלו ישנה קרינה תת-אדומה משמעותית קבועה מן הדיסקה הנ"ל המקיפה אותם; בנוסף, הטמפרטורה שלהם גבוהה בהרבה מ-6,750 מעלות קלווין, הטמפרטורה הנמדדת של KIC 8462852 (על-פי טיפוס הכוכבים אליהם משתייך והספקטרום הנצפה). וכך גם הסבר זה לתופעה נשלל.
בהמשך הוציאו החוקרים מכלל אפשרות הסברים נוספים: השפעתו של כוכב קרוב מסוג M (ננס אדום) שאורו אולי "התמזג" בדרך כלשהי עם זה של KIC 8462852 והשפיע על התצפיות; קיומה של דיסקת גז ואבק מסביבו, שעשויה בהחלט לעמעם את אורו – אך זוהי תופעה האופיינית לכוכבים בראשית חייהם, ומדיסקות אלה נוצרים בהדרגה כוכבי לכת, כוכבי לכת ננסיים ואסטרואידים; ענן של שברים שנוצר כתוצאה מהתנגשות שני כוכבי לכת שנעו סביבו – אולם אירוע זה אמור להיות מלווה בפליטת קרינה תת-אדומה רבה מן השברים, הצפויים להתלהט מחום הנוצר עקב ההתנגשות. כדי שהסבר זה יהיה תקף, הקרינה התת-אדומה הייתה צריכה להתגלות בהדרגה ולהיעלם בשני אירועי העמעום, גם אם בשיעור קטן יותר באירוע השני.
ההסבר שאותו לא שללו החוקרים לחלוטין במאמר המקורי שלהם [3] הוא קיומו של ענן שביטים גדול המקיף את KIC 8462852 וכך מעמעם את אורו באופן מחזורי, בתלות בזווית הראייה אליו. אחת האפשרויות שהועלו היא שכוכב קרוב כלשהו היטה את מסלולי השביטים הללו כך שיחלפו בקרבת הכוכב ויגדילו את בליעת אורו על-ידם, או שמסלוליהם אליפטיים מוארכים (אקסצנטריים) במידה רבה, ודבר זה משפיע על זמני המחזור של העמעום. במסקנותיהם הם מציינים שזהו ההסבר בעל הסבירות הגבוהה ביותר, שאותו הם ממליצים להמשיך ולחקור.
מחקר המשך והיסטוריה
האסטרונום בראדלי שייפר מאוניברסיטת לואיזיאנה המשיך לחקור את הסבר ענן השביטים הנזכר לעיל. הוא חקר גם דבר נוסף: כ-1,300 תצפיות שנערכו על-ידי מצפה הכוכבים של אוניברסיטת הרווארד במשך השנים 1890-1989, השמורות על גבי לוחות צילום, והמתעדות את אזור השמיים בו נמצא KIC 8462852. שייפר גילה לאחר שבדק את אותם לוחות הצילום, שאורו של הכוכב דעך במשך מאה השנים הללו באופן רציף בכ-20% בנוסף לתופעות העמעום החולפות שנצפו על-ידי הטלסקופ קפלר. ממצאים אלו מחלישים את הסבירות לכך שמדובר באירוע התנגשות בין כוכבי לכת, או מעבר של כוכב שכן – כיוון שאלו היו גורמים לשינוי עוצמה חד ומהיר ולא הדרגתי. שייפר מציין במאמר שכתב [5] שתופעה זו לא נצפתה מעולם בכוכבים מטיפוס F, ששינוי כזה בעוצמת הארתם יכול להתרחש על פני מיליוני שנים, אך לא מאה. בנוגע להסבר של ענן השביטים הענקיים, על-פי חישוביו של שייפר יידרשו כ-648,000 שביטים שקוטרם כ-200 ק"מ, שינועו במתואם בענן אחד כדי ליצור עמעום זה על פני מאה שנים. מסתם הכוללת של עצמים אלו לפי חישוביו תהיה פי ארבעה ממסתם של העצמים בחגורת קויפר שסביב השמש שלנו (חגורת קויפר כוללת את העצמים הנקראים "טרנס נפטוניאנים" והגדול מביניהם הידוע כעת הוא כוכב הלכת הננסי פלוטו). יש לציין כי עד עתה לא נצפו במערכת השמש שלנו שביטים שקוטרם עולה על 60 ק"מ. שייפר מציין שלדעתו שני סוגי האירועים, העמעומים החולפים שנצפו על-ידי הטלסקופ קפלר, והעמעום המתמשך שהוא גילה בתצפיות של אוניברסיטת הרווארד, קשורים זה לזה וככל הנראה נובעים מגורמים זהים, ולכן הוא שולל את הסבר ענן השביטים בגודל זה או אחר, עבור כל אחד מהם. הוא אינו מציע הסבר חלופי ומשאיר בשלב זה את התעלומה בעינה.
האפשרות שמקור העמעום הוא מלאכותי, ונוצר אולי על-ידי "מבני-על" (Megastructures) הועלה לאחר פרסום המאמר הראשון בחודש ספטמבר האחרון על-ידי האסטרונום ג'ייסון רייט מאוניברסיטת פן-סטייט שבפנסילבניה. רייט זהיר מאוד בדבריו, ומציין שיש לבדוק הסבר זה רק לאחר שיישללו כל ההסברים המתארים סיבות טבעיות, כפי שבדקו קבוצת "ציידי כוכבי הלכת" ובראדלי שייפר; אולם רייט, בדומה לאסטרונומים אחרים, גם סבור שניתן לחפש אחר ציוויליזציות מתקדמות ביקום באמצעות סימנים המעידים על טכנולוגיות מתקדמות. עד כמה מתקדמות? על שאלה זו מנסה לענות החלוקה של קרדאשב.
סולמו של קרדאשב
הפיזיקאי ניקולאי קרדאשב, בימינו סגן מנהל המכון הרוסי לחקר החלל שבאקדמיה הרוסית למדעים במוסקבה, הגדיר בשנת 1964 סולם התפתחות תיאורטי של ציוויליזציות מתקדמות. קארדשב חקר בשנת 1963 את הקוואזר CTA-102, במסגרת אחד הפרויקטים הבודדים של תכנית החלל הרוסית לחיפוש אחר חיים אינטליגנטיים חוץ-ארציים. בהמשך למחקר זה, הוא סיווג טיפוסים אפשריים של ציוויליזציות מתקדמות לשלוש דרגות על-פי כמות האנרגיה אותה הן מפיקות:

• טיפוס I: ציוויליזציה המשתמשת בכל האנרגיה שמקורה בשמש אותה מקיף כוכב הלכת שלה והנופלת על שטחו. למשל, אילו היינו מכסים את כל פני כדור הארץ כולם – אוקיינוסים, מדבריות, ג'ונגלים, טונדרות, ערבות עשב, רכסי הרים וכל היתר – בקולטי שמש ומפיקים מהם אנרגיה, האנושות הייתה נחשבת לציוויליזציה מטיפוס I. האסטרופיזיקאי וסופר המדע הפופולרי מיצ'יו קאקו מעריך שבקצב ההתפתחות הטכנולוגי הנוכחי נגיע לצריכת אנרגיה בהיקף זה (10 בחזקת 16 עד חזקת 17 וואט) בתוך מאה עד מאתיים שנה.
• טיפוס II: ציוויליזציה המשתמשת בכל האנרגיה שמפיקה השמש שלה; אחת האפשרויות להגיע לרמה כזו של איסוף אנרגיה (4 כפול 10 בחזקת 26 וואט, הספק השמש) היא הקמת מבני-על של קולטי שמש מסביבה. הרעיון הועלה לראשונה על-ידי סופר המדע הבדיוני הבריטי אולאף סטייפלדון בשנת 1937 וזכה לפרסום רחב יותר במאמר שכתב הפיזיקאי פרימן דייסון בשנת 1960. דייסון תיאר את המבנים הקרויים על שמו: "כדור דייסון", "נחיל דייסון" ו"טבעת דייסון", שהם מבני-על המקיפים באופן כדורי מלא או חלקי (כגון טבעת ענק) שמש כלשהי וקולטים את האנרגיה שלה לשימושה של ציוויליזציה מתקדמת. רעיונות אלה הופיעו במספר ספרי וסרטי מדע בדיוני במשך השנים, כמו: "עולם טבעת" של לארי ניבן, באחד מפרקי הסדרה "מסע בין כוכבים הדור הבא" ובספר "על פני מיליארד שנה" של רוברט סילברברג.
• טיפוס III: ציוויליזציית-על המנצלת לצרכיה אנרגיה של גלקסיה שלמה (כ-4 כפול 10 בחזקת 37 וואט). ציוויליזציה כזו אמורה להיות מצוידת בטכנולוגיות שיאפשרו לה לצאת למסעות בין-כוכביים ברחבי הגלקסיה ולהקים פרויקטים אדירים לצורך ניצול האנרגיה שלה. לאחרונה נערך ניסיון מעניין לאתר סימנים לקיום ציוויליזציות כאלו: אסטרונומים מאוניברסיטת פן סטייט בראשותו של ג'ייסון רייט הנ"ל סרקו תצפיות של כ-100,000 גלקסיות, שנעשו על-ידי טלסקופ החלל WISE - Wide-field Infrared Survey Explorer בחיפוש אחר סימנים לקיום טיפוסי III. לפי החוק הראשון והשני של התרמודינמיקה, נצילות אנרגיה של מערכת תמיד תהיה קטנה מ-100%, וחלק מהאנרגיה המופקת עבורה ממקור כלשהו לא תנוצל לעבודה, אלא תלך לאיבוד בצורת חום שניתן לזהות כקרינה בתחום התת-אדום. ככל שהאנרגיה המופקת גדולה יותר, כמות האנרגיה האובדת המוחלטת תגדל; את הסימנים לאנרגיה "המתבזבזת" חיפשו האסטרונומים בתצפיות של WISE. להערכתם, גלקסיה אשר בה מתקיימת ציוויליזציה מטיפוס III תהיה בעלת חתימה תת-אדומה בולטת הרבה מעבר לשיעור הטבעי הנצפה בגלקסיות רבות. כ-50 גלקסיות בעלות חתימה תת-אדומה גבוהה מן הרגיל נמצאו, אך לדברי רייט, החריגה בהן אינה גבוהה עד כדי כך שאינה ניתנת להסבר על-ידי תופעות טבעיות. לסיכום, לא נמצאו עדיין סימנים לקיום טיפוסי III.

המשך המחקר של כוכב המסתורין
בניסיון לאושש או להפריך את תיאוריית "מבני העל" וקיומה של ציוויליזציה מתקדמת בכוכב לכת של KIC 8462852 או בקרבתו, כיוונו אליו חוקרים של ארגון SETI – Search for Extra Terrestrial Intelligence את הצלחות של מערך הרדיו טלסקופים "אלן" בקליפורניה במשך שבועיים והאזינו לגלי רדיו בתחום התדרים 1-10GHz, בניסיונות לקלוט אותות כלשהם מאותה ציוויליזציה, אם אכן קיימת [8]. אולם, שום אותות אפשריים ממקור מלאכותי כלשהו לא נמצאו. ייתכן שפרק זמן זה לתצפית הינו קצר מדי, אולם סביר שציוויליזציה המשתמשת בגלי רדיו וקרובה לדרגת התפתחות של טיפוס II, תעשה זאת באופן רציף ואינטנסיבי (לפחות כמונו בכדור הארץ) ולכן סבירות הגילוי במצב זה היא גבוהה.
הצעד הבא בחקר תעלומת KIC 8462852 צפוי להיעשות על-ידי טלסקופ החלל "ג'יימס ווב". עוצמתו של JWST אמורה לאפשר לו לזהות כוכבי לכת גדולים המקיפים שמשות אחרות גם מטווחים של אלפי שנות אור, בדומה למרחקו של KIC 8462852 מאתנו. קיימת אפשרות סבירה שהוא יוכל לזהות עצם גדול המקיף את הכוכב, אם קיים, ואם זה מקרין בתחום התת-אדום בצורה משמעותית (כמו שחזה דייסון במאמרו) לקלוט את סימני הקרינה הזו.
יש לציין שהאסטרונומים למודי ניסיון מתגליות קודמות, בהן גילויים מפתיעים הוסברו בסופו של דבר על-ידי תופעות טבעיות שלא היו ידועות קודם לכן, כמו למשל גילוי "הכוכבים הפועמים", או הפולסארים [15], שבתחילה נשקלה ברצינות האפשרות שהאותות שלהם מלאכותיים, אך לבסוף התברר שמדובר בכוכבי ניטרונים החגים במהירות על צירם, ולכן הם מניחים את האפשרות של גילוי ציוויליזציה זרה בסוף רשימת ההסברים.
"השקט הוא בעל משמעות" אומר ג'ף מארסי, אסטרונום מאוניברסיטת ברקלי שהיה שותף לגילויים של כוכבי לכת חוץ שמשיים רבים וחיפש גם סימנים לתופעות מלאכותיות בנתוני התצפיות; "אם שביל החלב היה מאוכלס באלפי ציוויליזציות מתקדמות, בסגנון המתואר בסדרת "מסע בין כוכבים" למשל, כבר היינו יודעים עליהן. הם היו משגרים חלליות לכוכבים מסביבם, מקיימים תקשורת בין-כוכבית בדרכים שונות שניתן להבחין בהן, כמו לייזרים רבי עוצמה ואותות רדיו, וניתן היה לראות קרינה תת-אדומה בשיעור ניכר שנפלטת ממתקנים צורכי אנרגיה שהקימו". ומוסיף האסטרונום ואיש המדע הפופולרי ניל דה-גראס טייסון, המתייחס לעמדתו של קרל סייגן המנוח, שתמך באפשרות של חיים אינטליגנטיים נפוצים ביקום: "אני מעריך שהחיים (ביקום) שכיחים כפי שהוא (סייגן) הציע, אבל אני הרבה יותר ספקן לגבי אפשרות קיום ציוויליזציות".

תמונה ראשית: NASA/JPL-Caltech

מקורות והרחבות:
[1] טלסקופי החלל – הדורות הבאים
[2] Have we detected megastructures built by aliens around a distant star?
[3] Planet Hunters X: KIC 8462852 – Where’s the flux?
[4] Study confirms that something's weird about the 'alien megastructure' star
[5] KIC8462852 Faded at an Average Rate of 0.165±0.013Magnitudes Per Century From 1890 To 1989
[6] What are alien megastructures?
[7] Radio waves absent from the reputed megastructure-encompassed Kepler star?
[8] Radio SETI observations of the anomalous star KIC 8462852
[9] NASA's Next Great Telescope Will Settle This Alien Megastructure Mystery For Good
[10] Kardashev scale
[11] Dyson sphere
[12] Alien super civilizations absent from 100,000 nearby galaxies
[13] 100,000 galaxies, and no obvious signs of life
[14] Why Carl Sagan is Truly Irreplaceable
[15] פולסארים – המגדלורים של היקום

עריכה לשונית: לנה קלמיקוב