ידענים: איינשטיין | ענקים אדומים

מאת 27 באוקטובר 2013 23 תגובות

בתוך ערפילית הבומרנג שוררת מידת חום של מעלה אחת מעל האפס המוחלט, פחות מטמפרטורת הרקע של היקום 2.8 מעלות קלווין. התשובה נמצאת באפקט הפוטואלקטרי שעליו (ולא על תורת היחסות) זכה איינשטיין בפרס נובל

ערפילית הבומרנג. צילום ALMA/NASA/ESA

ערפילית הבומרנג. צילום ALMA/NASA/ESA

היכן נמצא המקום הקר ביותר ביקום? נכון לעכשיו התשובה היא ערפילית הבומרנג. הערפילית, הנמצאת בתוך שביל החלב, במרחק 5,000 שנות אור מאיתנו בקבוצת הקנטאור היא ערפילית קדם פלנטרית מידת החום שלה היא כמעלת קלווין אחת (סולם קלווין מתחיל באפס המוחלט ואין בו מעלות שליליות) או מינוס 272 מעלות צלזיוס.

מידת חום זו הופכת את הערפילית לקרה יותר אפילו מטמפרטורת הרקע של החלל (שמקורה כידוע במפץ הגדול). האסטרונומים גייסו לצורך חקר הערפילית את כוחו של מערך הטלסקופים אלמה (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), על מנת לספר לנו על תכונותיו הקרירות של העצם בעל הצורה הנדירה.

ערפילית הבומרנג שונה מכל שאר הגופים מסוגה בכל המובנים האפשריים. היא עדיין לא ערפילית פלנטרית. מקור האור והדלק שלה – הכוכב המרכזי – לא חם מספיק כדי לפלוט את כמות הקרינה האולטרה סגולה המאירה את כל המבנה. נכון לעכשיו, היא זוהרת בזכות אורו של כוכב מלווה המאיר את כל גרעיני האבק הסובבים אותה.

כאשר נצפתה לראשונה באור הנראה בטלסקופים קרקעיים, נראה כאילו הערפילית מוטית לצד אחד הדבר גרם למראה שנתן לה את שמה. תצפיות מעקב בידי טלסקופ החלל האבל חשף גם מבנה של זכוכית שעון. כעת התצפית החדשה של אלמה מספרת לנו שמה שראינו בתמונה של האבל היא רק חלק ממה שמתרחש וכי האונה הכפולה הנראית בנתונים הישנים יותר היא רק תוצאת טריק של אור, כפי שהדבר בא לידי ביטוי בארכי הגל של האור הנראה.

"עצם קר במיוחד זה מסקרן במיוחד, ואנו למדנו המון על הטבע האמיתי שלו בעזרת אלמה" אומר ראגוונדרה סהאי, חוקר ומדען ראשי במעבדה להינע סילוני של נאס"א בקליפורניה, והחוקר המוביל במאמר שפורסם באסטרופיסיקל ג'ורנל. "מה שנראה כמו אונה כפולה או תצורת בומרנג, מטלסקופים קרקעיים הוא למעשה חלק ממבנה נרחב הרבה יותר המתפשט במהירות בחלל."

מה גורם, איפוא, לבומרנג להיות כל כך קר? זו הזרימה היוצאת. הכוכב המרכזי מתפשט בקצב מטורף דבר המוריד את מידת החום תוך כדי התהליך. דוגמה לכך ניתן לראות במערכות מיזוג אוויר שמשתמשות בגז מתפשט כדי ליצור ליבה קרה וכאשר האוויר זורם דרכה, או במקר זה – הקליפה המתנפחת של הכוכב – האיזור סביב הליבה מתקרר. האסטרונומים הצליחו לקבוע כמה קר הגז בערפילית באמצעות חישוב הדרך שבה היא סופגת את קרינת המיקרוגל הקוסמית שמידת חומה 2.8 מעלות קלווין.
כאשר האסטרונומים התבוננו בעצם הזה בשנת 2003 בעזרת האבל, הם ראו דוגמה קלאסית לצורת השעון, אומר סהאי. "ערפיליות פלנטריות רבות מראות את מבנה האונה הכפולה שהיא תוצאה של גז הנע במהירות גבוהה מהכוכב. סילוני הגז מנקבים חורים בענן הגז המקיף את הכוכב, ואשר נפלט ממנו בתקופה קודמת כאשר הוא היה ענק אדום.

החלק הקדמי של ערפילית הבומרנג. כמו עניבת פרפר. צילום: נאס"א/ESA

החלק הקדמי של ערפילית הבומרנג. כמו עניבת פרפר. צילום: נאס"א/ESA

ואולם, טלסקופ בודד באורך גל של מילימטרים לא ראה דברים כמו האבל. הטלסקופ ראה תצורה כדורית כמעט מלאה של חומר שנפלט מהכוכב. לפי החוקרים, הרזולוציה הגבוהה של אלמה איפשרה לוקרים לקבוע מדוע יש הבדל בצורה הנראית באורכי גל שונים. התצורה של האונה הכפולה נראתה כאשר הם התמקדו בפיזור מולקולות חד תחמוצת הפחמן כפי שהן נראות בגלי אור בתחום המילימטר, אך רק באלה הנעים לתוך הערפילית. החלק החיצוני הוא כבר סיפור אחר. טלסקופ אלמה חשף ענן גז קר מתוח אך יחסית עגול. יתרה מכך, החוקרים גם צפו במסדרון עבה של חלקיקי אבק בקנה מידה של מילימטר מקיפים את הכוכב. זו הסיבה מדוע הענן החיצוני נראה כמו עניבת פרפר באור הנראה. גרגרי אבק אלה מסתירים חלק מאור הכוכב, ומאפשרים רק לרמז קל של אור נראה להגיע מהצד המרוחק של הענן.

"הדבר חשוב להבנת הדרך שבה מתים כוכבים והופכים לערפיליות פלנטריות" אומר סהאי. "השימוש באלמה איפשר לנו יכולת פשוטו כמשמעו לשפוך אור חדש על שלב המוות של כוכבים דמויי שמש."
לדבריו, התשובה לשאלה מדוע למרות שקצות הערפילית מתחממים, תוכה עדיין קר יותר מקרינת הרקע הקוסמי – נמצאת אצל איינשטיין – האפקט הפוטואלקטרי.

לידיעה באתר יוניברס טודיי

23 תגובות ל “התגלה המקום הקר ביותר ביקום. ואיך זה קשור לאיינשטיין?”

  1. סבדרמיש יהודה

    לניסים- נכון, הכוונה ליקום הניצפה. ולגבי זה שהמקום הקר יותר יהיה במעלה אחת פחות, עליך להבין שבמקרה כזה ההמקום שנימצא במאמר הוא בטמפרטורה של פי כמה וכמה , וזה באמת "חמור".
    לילה טוב
    סבדרמיש יהודה

  2. ניסים

    יהודה
    האם יכול להיות מצב שחיפשו מקום קר יותר ברדיוס הרבה יותר גדול, וזה המקום הכי קר שמצאו?
    במקרה הגרוע ביותר – יש מקום מרוחק יותר, שיותר קר בפחות ממעלה. זה באמת כזה חמור?
    ואני לא חושב שהיקום הוא בגודל של מיליארדי שנות אור – ייתכן והוא הרבה, הרבה יותר גדול מזה. אני מניח שאתה מתכוון ליקום הנצפה, נכון?

  3. מיכאל רוטשילד

    גיא:
    ואם לא קראת את המקור באנגלית אתה מוזמן לתקן את המעוות ולקרוא אותו

  4. מיכאל רוטשילד

    גיא:
    לא אמרתי שיש במאמר הסבר מניח את הדעת.
    יותר מזה – אמרתי שמה שכתוב במאמר אינו תואם את המקור.
    לא שבמקור יש הסבר מי יודע מה אבל הדרישה שלך להסבר אינה שייכת לוויכוח אם יש קשר בין הכותרת לבין התוכן.

  5. גיא

    אוקי.
    אז אני מוכן שתסביר לי מתוך המאמר איך אתה מקשר בין האפקט הפוטואלקטרי לבין מה שהמאמר אומר.
    או ליתר דיוק איך מה שהאיינשטיין אמר מסביר את התופעה שהם תיארו!

  6. מיכאל רוטשילד

    גיא:
    גם סוף המאמר הוא חלק מהמאמר וכך גם כותרת המשנה.

  7. גיא

    הי מיכאל.
    לא קראתי את המאמר באנגלית, אך מחיפוש במאמר שהציגו פה מופיע פעם אחת בכל מה שהציגו המילה איינשטיין וזה רק בסוף.

  8. מיכאל רוטשילד

    גיא:
    העניין הוא שיש קשר והוא מוסבר במאמר במספר מקומות (חפש את המילה איינשטיין ותראה).
    אמנם ההסבר אינו תרגום נאמן של דברי החוקרים אבל זה כבר סיפור אחר.

  9. גיא

    הי מיכאל.
    כוונתי הייתה שאין קישור בין כותרת המאמר לבין תוכנו.
    לא שהייזנברג** גילה את האפקט. באותו מידה יכולתי לרשום המקום הכי קר ביקום ושאול תמרוקים.

  10. פילון

    איינשטיין לא גילה את אפקט הפוטואלקטרי, הוא פיתח חוק שמסביר אותו.
    את האפקט גילה היינריך הרץ.

  11. סבדרמיש יהודה

    לכל מוקיריי זיכרי: הנה מה שכתוב בפסקה הראשונה של המאמר כאן בידען:
    "היכן נמצא המקום הקר ביותר ביקום? נכון לעכשיו התשובה היא ערפילית הבומרנג. הערפילית, הנמצאת בתוך שביל החלב, במרחק 5,000 שנות אור מאיתנו בקבוצת הקנטאור היא ערפילית קדם פלנטרית מידת החום שלה היא כמעלת קלווין אחת (סולם קלווין מתחיל באפס המוחלט ואין בו מעלות שליליות) או מינוס 272 מעלות צלזיוס." סוף ציטוט.
    אז למי שלא יודע, מרחק 5000 שנות אור זה החצר האחורית שלנו. היקום הוא בגודל של מילארדי שנות אור. תגידו, לא ברור לכם שיש וודאי מקומות יותר קרים ביקום?, למה לא לכתוב: היכן המקום הכי קר בסביבתינו?, הגדרתו של מקום זה אפילו זמנית כהכי קר ביקום היא מטעה.
    נא להגיב בעדינות.
    תודה
    סבדרמיש יהודה

  12. מיכאל רוטשילד

    למעשה יש טעות בשרשרת הציטוטים.
    במאמר כאן – כמו במאמר ביוניברס טודיי שממנו תורגם – מצויין שהקור הקיצוני בערפילית נובע מהאפקט הפוטואלקטרי (אותו גילה איינשטיין ולא אף אחד אחר – גם לא אייזנברג וגם לא הייזנברג – לתשומת ליבו של גיא).
    במאמר המקורי של NRAO לא מסבירים את הקור שבלב הערפילית אלא דווקא את התחממות שוליה על ידי האפקט הפוטואלקטרי הנ"ל:

    The new research also indicated that the outer fringes of the nebula are beginning to warm, even though they are still slightly colder than the cosmic microwave background. This warming may be due to the photoelectric effect — an effect first proposed by Einstein in which light is absorbed by solid material, which then re-emits electrons.

  13. גיא

    אין שום קשר בין הכותרת לתוכן של הכתבה!
    באותה מידה יכולת לרשום מה הקשר בין המקום הכי קר ביקום לאייזנברג.

  14. יוני

    מה קורה לכם !!! זה כבר לא הפעם הראשונה שאתם לא מדייקים …
    אני מבקש תכבדו את הבמה – ואל תכתבו כותרות לא מדוייקות – זה לא אתר חדשות שמחפשים סקופים…
    כבר ב-2011 גילו את זה שזו טמפרטורה של 1 מעלות קלווין …

  15. ניסים

    יהודה
    חבל שאתה מגיב בלי להתייחס לגוף הכתבה – במשפט השני כתוב "היכן נמצא המקום הקר ביותר ביקום? נכון לעכשיו התשובה היא ערפילית הבומרנג". לכותב הכתבה, לפחות, אין כל בעיה של צניעות…

  16. אליעזר

    לסבדרמיש יהודה
    חומר לא יכול להתקיים בפחות ממינוס 273 מעלות (אפס המוחלט).

  17. סבדרמיש יהודה

    מגוחך להגיד שהמקום הכי קר ביקום נימצא דווקא אצלנו בחצר האחורית. מתוך מאה מיליארד גלקסיות ביקום אנחנו זכינו להיות המקום הכי קר. קצת צניעות. בואו ונגיד שמצאנו מקום מאוד קר בגלקסיה שלנו אולי הכי קר בגלקסיה שלנו אבל לא הכי קר ביקום.
    שבוע טוב
    סבדרמיש יהודה

  18. אדי

    אסטרונומיה ואסטרופיסיקה זה נחמד, אבל יש באתר יותר מדי מזה, ופחות מדי ממקצועות אחרים בפיסיקה ומתחומים נוספים.
    לעיתים הידיעות האלה בלתי שלמות בעליל, כמו זו שלמעלה (כיצד בדיוק האפקט הפוטו אלקטרי מסביר את התופעה של טמפרטורה שהיא מתחת לטמפרטורת הרקע?), וכך הן הופכות לשוליות לגמרי.

הוספת תגובה

  • (will not be published)