ידענים: ראשית היקום

מאת 4 במרץ 2012 15 תגובות

טלוריום, יחד עם יסודות הכבדים ממנו עוד יותר בטבלה המחזורית, נוצרו, ככל הנראה, מתוך סוג נדיר של סופרנובה בתהליך מהיר של היתוך גרעיני

גביש טלוריום טהור. צילום: MIT

גביש טלוריום טהור. צילום: MIT

לפני כמעט 13.7 מיליארדי שנים, היקום היה מורכב מהיסודות מימן, הליום, ועקבות של ליתיום בלבד – תוצרי לוואי של המפץ הגדול. כמעט 300 מיליון שנים לאחר מכן, נולדו הכוכבים הראשונים תוך הפצה של יסודות כימיים נוספים לרחבי היקום כולו. מאז ועד היום, התפוצצויות של כוכבים ענקים, או סופרנובות, הולידו את היסודות פחמן, חמצן, ברזל ואת שאר 94 היסודות של הטבלה המחזורית המופיעים בטבע.

כיום, כוכבים וגופים של כוכבי לכת מיצרים שאריות של יסודות אלו, שנוצרו מהגז שהועשר ע"י סופרנובות במהלך השנים. במהלך 50 השנים האחרונות מדענים בחנו כוכבים בגילאים שונים בחפשם אחר מתווה ההתפתחות של היסודות הכימיים ביקום ולשם זיהוי התופעה האסטרופיסיקלית שהולידה אותם.

כעת, צוות חוקרים ממספר מוסדות, ביניהם MIT, איתרו לראשונה אי-פעם בהיסטוריה את היסוד טלוריום (tellurium) בכוכבים קדמוניים. החוקרים מצאו שאריות של יסוד מוליך למחצה ושברירי זה – אשר הינו נדיר מאוד על פני כדור הארץ – בכוכבים שגילם כמעט 12 מיליארדי שנים. ממצא זה מאשש את התיאוריה כי טלוריום, יחד עם יסודות הכבדים ממנו עוד יותר בטבלה המחזורית, נוצרו, ככל הנראה, מתוך סוג נדיר של סופרנובה בתהליך מהיר של היתוך גרעיני. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Astrophysical Journal Letters.

"אנו מעוניינים להבין את התפתחותו של היסוד טלוריום – ובעזרת היקש את התפתחותם של כל שאר היסודות האחרים – מזמן המפץ הגדול ועד היום," אומרת אחת מהמדעניות שהיו שותפות למחקר. "כאן על פני כדור הארץ הכל מורכב מפחמן ומיסודות שונים אחרים, ואנו מעוניינים להבין כיצד הגיע אלינו היסוד טלוריום."

המדענים ניתחו את ההרכב הכימי של שלושה כוכבים בהירים הממוקמים מספר אלפי שנות אור מאתנו, "בעטרת האור של שביל החלב," מציינת החוקרת. החוקרים ניתחו נתונים שמקורם בספקטוגרף של טלסקופ החלל האבל, מכשיר המפצל את האור המגיע מהכוכבים לספקטרום של אורכי גל שונים. אם יסוד מצוי בכוכב כלשהו, אטומי אותו היסוד בולעים קרינת כוכבים באורך גל מוגדר; מדענים מסוגלים לצפות בבליעה זו כשיפוע בנתוני הספקטרוגרף. החוקרים זיהו שיפועים כאלו בתחום הקרינה העל סגולה של הספקטרום – באורך גל התואם את בליעת האור הטבעית של היסוד טלוריום – ממצא המספק הוכחה כי יסוד זה אכן מצוי בחלל, וכי ככל הנראה הוא נוצר לפני יותר מ-12 מיליארדי שנים, בעת שנולדו כל שלושת הכוכבים.

החוקרים גם השוו את תפוצת היסוד טלוריום לתפוצה של יסודות כבדים אחרים כגון בריום וסטרונציום, השוואה שהראתה כי יחס היסודות הללו היה זהה בכל שלושת הכוכבים. החוקרת טוענת כי היחסים הזהים מאששים את התיאוריה של סינתזת היסודות הכימיים – ייתכן כי סוג נדיר של סופרנובה הוא שהיה אחראי ליצירת היסודות הכבדים יותר המצויים בתחתית הטבלה המחזורית, לרבות טלוריום.

לפי תחזיות תיאורטיות, ייתכן והיסודות הכבדים יותר מהיסוד ברזל נוצרו כחלק מהקריסה של ליבת סופרנובה, כאשר גרעיני האטומים התנגשו עם כמויות עצומות של נויטרונים בתהליך של היתוך גרעיני. מזה חמישים שנים שאסטרונומים ופיסיקאי גרעין מפתחים מודלים המדמים את התהליך המהיר הזה הקרוי בשם תהליך-r (r-process) על מנת לחשוף את ההיסטוריה הקוסמית של היסודות.

צוות המחקר גילה כי היחסים של יסודות כבדים שנצפו בשלושת הכוכבים מתאימים ליחסים שנחזו בעזרת מודלים תיאורטיים אלו. הממצאים, מציינת החוקרת, מאשרים את התיאוריה כי יסודות כבדים יותר נוצרו ככל הנראה מסופרנובה נדירה, מהירה במיוחד.

"ברזל וניקל ניתנים ליצירה בכל סופרנובה רגילה, בכל מקום ביקום," מסבירה החוקרת. "אולם נראה כי יסודות כבדים ניתנים ליצירה רק בסופרנובות מיוחדות. הוספת עוד יסודות לתבניות היסודות הנצפות תסייע לנו להבין את התנאים האסטרופיסיקליים והסביבתיים הנדרשים לשם קיומו של תהליך מעין זה."

אחת מחוקרות הצוות מציינת כי טלוריום הינו יסוד שקשה לאתרו, מאחר והוא בולע קרינה בתחום העל-סגול של הספקטרום, מדידה בלתי אפשרית עבור טלסקופים הממוקמים על פני כדור הארץ. ממצאי צוות המחקר, היא מסבירה, מהווים שלב ראשון בגילוי חלק מהיסודות החמקמקים ביותר המצויים ביקום.

"אם אתה מתבונן בטבלה המחזורית, טלוריום נמצא בדיוק באמצע היסודות שקשה לנו למדוד את נוכחותם," מציינת החוקרת. "אם אנו רוצים להבין כיצד תהליך-r מתרחש ביקום, באמת שעלינו למדוד את החלק הזה של הטבלה המחזורית."

החוקרים ממשיכים את החיפוש שלהם אחר יסודות כבדים בחלל. לדוגמה, סלניום – הדומה לטלוריום – עדיין לא אותר ביקום. בדיל, מציינת החוקרת, גם הוא מהווה יסוד שקשה לאתרו, כמו יסודות אחרים ורבים לאורך אותו הטור של טלוריום בטבלה המחזורית." "עדיין קיימים מספר פערים," אומרת החוקרת. "מדי פעם בפעם אנו מסוגלים להוסיף יסוד וזה מוסיף לנו נקודת ייחוס נוספת המקלה על עבודתנו."

הידיעה על הממצאים

15 תגובות ל “היסוד הנדיר טלוריום אותר לראשונה בכוכבים קדמוניים”

  1. וולברין

    אני עדיין מחכה שיגלו את האדמנטיום…

  2. בנימין מאי

    לאריה סתר: אתה טועה.

    לא כתוב "ועוד" אלא "ושאר", כלומר
    ע"פ הכתבה הטבלה מונה קבוצה בת
    94 יסודות שחלקם נמנו בציון שמותיהם
    וחלקם הם "השאר"; קרי נשארו ללא ציון
    שמותיהם.

  3. אריה סתר

    סיכמנו ולמדנו: יש 94 יסודות טבעיים. אמנם פרומתיום (61), פלוטוניום ונפטוניום (93, 94) מוגדרים, למשל בויקיפדיה, כיסודות מלאכותיים, אבל פרומתיום, אף כי על כדור הארץ הוא מלאכותי, הוא קיים בכוכבים מסויימים ושני היסודות הטרנסאורניים הראשונים – מצויים בטבע בכמויות זערוריות.

  4. אלעד

    לעדי,
    כל היסודות הכבדים יותר מברזל לא יכולים להיווצר בתהליכים גרעינים רגילים בכוכבים כמו השמש (ואף כבדים יותר) ולפי התאוריה כיום כל אלו נוצרו בתהליכי פיצוץ כוכבים בעבר = סופרנובות.
    החומר מפיצוצים אלו התפזר בחלל וייצר את מערכת השמש שלנו (כעבור המון זמן..).
    זה מסביר מאיפה הגיעו לכדה"א כל היסודות הכבדים יותר מברזל.

  5. עדי -הרצליה

    משהו בכתוב לא מסתדר לי,
    כתוב כי הטלוריום נוצר רק בתנאים מיוחדים של סופרנובות מהירות
    אבל… הוא נמצא גם בכדור הארץ שלא ממש נוצר בתנאי סופרנובה מהירה
    לפחות ככל הידוע לי
    אז יש לי רושם שההנחה הזאת ( או מי שרשם את ההסבר המדעי שפורסם לעיתונות)
    לא מממש מדויקת

  6. ר.ח

    המקור,

    אתה מדבר כמו אסיר שנולד בתא עם חלון קטן ורוצה להבין את העולם, והוא טוען שבמקום להסתכל בחלון ולנסות מה הדברים המדהימים שקורים בחוץ עדיף להסתכל על 4 הקירות המשמימים שהוא כלוא בהם כי הכל שם בפנים.

    דרך צליחה.

  7. המקור

    למה צריכים להרחיק לכת לכוכבים וסופרנובות … האם המדע עדין לא מבין שהכל במוח , ושהמוח במודעות ?? הצורך להרחיק לכת למחוזות רחוקים בקוסמוס , פעמים רבות נובע מתכונה בנפש אשר ממנה נגזרת תופעה זו , שהרי יתכן מאד ואין צורך לחקור כלום מלבד את הד' אמות בהם אנו נמצאים לעומק ובהתבוננות עצמית פנימה ולגלות את הכל מבפנים , הגישה הזו הגורמת ללכת החוצה שלא מתוך התבוננות פנימה היא גישה סופנית , מפני שכאשר אתה מציג את עצמך ככזה קטנטן , וככזה אפסי ביחס לכל היקום , לא נותר לך אלא ליצור בעצמך תאוריות בדויות ומודלים , או מערכי תפיסה הכרתיים ולהכניס לתוכם כל מה שתוכל , ואז כל מה שיש לך זה לחיות מתוך חוסר אונים של מי שאתה בהיותך עכבר קטן במפעל העצום של הקוסמוס , גישה זו מעניקה לערכים כמותיים , או מקריים , עליונות טרם העניקה למהות ולתובנה העצמית את המקום הראוי לו , מפני שככל שמעצימים גישה זו בנפש , אין לאני יכולת בכלל להעיז להתקרב למקומות אלו אשר בהם נצרך לחקור מימדים אדירים כאלה , בכל מיני סרטונים למיניהם של מדע , אנו עדים לתופעה הולכת ומתרחבת של צילומי ענק קוסמיים , של דיבורים על דברים עצומים בשמות מפוצצים כמו סופרנובות , קווזרים , גבישים , מטאורים , וכו' , או חורים שחורים , ועוד .. לא שאין במונחים הללו ממשות , אך הבעיה היא הארשת והלבוש איתו אנו מלבישים את האינפורמציה הזו , באופן כה עצום וענק , כאילו אם לא תגיע בעתידך לתחנת החלל הכי חדשנית בעולם לא תוכל באמת להבין , וזה לא נכון , הכל נמצא במוח , גם התחנות חלל , גם הפרופסורים מהאוניברסיטאות , גם נאס"א , וגם אני , הכל , אם לאדם יש לב מספיק רחב ומספיק חוזק להאמין בעצמו וללכת עם האמת הפנימית ללא חת , הוא יכול להגיע לתובנות , וליכולות ללא שום צורך או סיוע או עזרה מאף גורם כה עצום , ואדרבא דוקא גורמים אלו פעמים רבות הם לו לרועץ , מרחיקים אותו , מדכאים , שמים לו כף רגל לאורך המסע התודעתי וההכרתי שעובר , ומסיחים את דעתו .. ושלא תבינו לא נכון , אני בעצמי קורא ולומד המון , אבל העוקץ נעוץ בב' גורמים , א- בשפה במינוחים שאינם מקרבים אותנו לידיעה אלא מרחיקים אותנו ומסיחים את דעתנו , ואני מתכוון ממש בשפה הלימודית האוניברסיטאית . וב- בעמדה ובהערכה לעצמנו , כשאנו מול אנשי מפתח ובעלי משרות בכירות , אנו באופן די טבעי נכנעים לאמירותיהם ומקבלים אותן כאילו היו אלהים .. וזו טעות איומה !!

  8. אריה סתר

    המספר בכתבה הוא 100. בתחילת הכתבה: "מימן, הליום, ועקבות של ליתיום" "פחמן, חמצן, ברזל ואת שאר 94 היסודות של הטבלה המחזורית המופיעים בטבע." אוקיי אז פחות פרומיתיום ועוד פלוטוניום ונפטומיום זה נותן 93 ולא 100.

  9. אליסף

    מאיפה לקוח המספר 94?
    על פי הדף הזה: http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%98%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%94%D7%9E%D7%97%D7%96%D7%95%D7%A8%D7%99%D7%AA ישנם רק 91 יסודות בטבע.
    אולם פרומיתיאום (61) לא קיים בכדור הארץ אבל זוהה בכוכבים אחרים.
    ואילו בכדור הארץ נתגלו כמויות זעירות של נפטומיום ופלוטוניום בעפרות אורניום, לכן כנראה נוצר המספר 94.

  10. אליסף

    מוטי, אריה דיבר על יסודות בטבע, ישנם עוד יסודות אבל הם נוצרו באופן מלאכותי.

  11. אריה סתר

    מהפתיחה של הכתבה עולה שיש 100 יסודות המופיעים בטבע. ככל הזכור לי המספר הוא 92 (אורניום הוא האחרון). שהמחבר או מישהו יסביר לנו את אי ההתאמה.

הוספת תגובה

  • (will not be published)