ידענים: היקום

מאת 17 בינואר 2012 1,188 תגובות

אסטרונומים מיפו את החומר האפל בקנה המידה הגדול ביותר שנצפה אי פעם. ממצאים חדשים חושפים כי היקום מורכב מרשת קוסמית מורכבת של חומר אפל וגלקסיות המשתרעת למרחק של למעלה ממיליארד שנות אור

תצפית המראה כי החומר האפל ביקום מפולג בצורת רשת של איזורים דחוסים (בלבן) וריקים (בשחור). האיזורים הלבנים הגדולים ביותר הם בגודל של הירח המלא בשמים. צילום: ואן-וירבק, הימאנס ושותפות CFHTLenS

תצפית המראה כי החומר האפל ביקום מפולג בצורת רשת של איזורים דחוסים (בלבן) וריקים (בשחור). האיזורים הלבנים הגדולים ביותר הם בגודל של הירח המלא בשמים. צילום: ואן-וירבק, הימאנס ושותפות CFHTLenS

אסטרונומים מיפו את החומר האפל בקנה המידה הגדול ביותר שנצפה אי פעם. ממצאים חדשים חושפים כי היקום מורכב מרשת קוסמית מורכבת של חומר אפל וגלקסיות המשתרעת למרחק של למעלה ממיליארד שנות אור.

ד"ר קתרין היימס ופרופ' לודביק ואן-וירבק מאוניברסיטת בריטיש קולומביה שבונקובר, קנדה הציג את התוצאות ב-9 בינואר בכנס האיגוד האסטרונומי האמריקני שהתקיים באוסטין, טקסס.

צוות בינלאומי של חוקרים בראשות ואן –וירבק והיימנס הגיעו לנתונים אלה מניתוח תצלומים של 10 מיליון גלקסיות בארבעה איזורים נפרדים של השמים. הם חקרו את תפוצת האור הנפלט מגלקסיות אלו, המכופפות כאילו הם חולפים דרך גושים מאסיביים של חומר אפל במהלך מסעו של האור לכדור הארץ.

הפרויקט הידוע בשם סקר העידוש באמצעות הטלסקופ של קנדה, צרפת והוואי (CFHTLenS). תמונות אלו שהצטברו במשך חמש שנים תוך שימוש בשדה הזוית הרחבה MegaCam המצלמת שדה ראיה של מעלה על מעלה ברזולוציה של 340 מגה פיקסל בטלסקופ CFHT בהוואי.

הגלקסיות הכלולות בסקר נמצאות בממוצע במרחק של 6 מיליארד שנות אור. האור שצולם ואשר שימש למחקר נפלט כאשר היקום היה בן 6 מיליארד שנה, או בערך חצי מגילו הנוכחי.

מסקנות המחקר נחשדו כבר בעבר בהתבסס על סימולציות מחשב, אך היה קשה לאמת זאת בשל הטבע הבלתי נראה של החומר האפל. זוהי ההצצה הגדולה לחומר האפל בקנה מידה גדול שהוכיח את קיומה של הרשת הקוסמית בכל הכיוונים.

ד"ר תומס קיטצ'ינג מרכז קבוצת העבודה הקוסמולוגית אומר: "מפת החומר האפל איפשר לנו למפות אחורנית למעלה מ-75% מגיל היקום כיום, לזמן שבו הוא היה שונה לחלוטין. באמצעות התפתחות היקום במהלך תקופות קוסמיות, הצוות באדינבורו יחקור כיצד האנרגיה ההפעלה הגיעה למצב שבו היא דומיננטית ביקום של היום.

במהלך החודשים הבאים נשתמש במידע כדי למפות את התפתחות התפשטות היקום וללמוד עוד אודות החומר האפל, הגורם להתפשטות היקום. אנו ננסה את תיאוריות הכבידה כדי לקבוע אם תיאורית היחסות הכללית של איינשטיין נכונה או לא. אנו גם נשתמש בנתונים כדי לקבוע את תכונות הניוטרינוז, חלקיקי הרפאים המקיימים קשר חלש מאוד עם החומר.

המחקר נתמך בידי מועצת המחקר האירופית, מועצת המחקר למדעי הטבע והנדסה בקנדה, המכון הקנדי למחקר מתקדם ומרכז הנתונים האסטרונומיים של קנדה.

להודעה של החוקרים

 

 

אבי בליזובסקי

עורך אתר הידען ([email protected]) כל המאמרים של אבי בליזובסקי באתר הידען

1,188 תגובות ל “אסטרונומים מדדו את ריכוז החומר האפל לפני כ-6 מיליארד שנים”

  1. יובל חייקין

    ר.ח,
    1) נכון מאד וגם יפה 🙂
    2) יפה, אך לא. כדי לקבל את כל תריסר הנקודות תצטרך להתאמץ מעט. שמו של המלך מופיע בספר מלכים יותר מפעם אחת. אגב הזכרת שאול, זהו שמה של ממלכת המתים ונראה לי שהענקת השם הזה במקרא לא נעשתה מתוך אהבה.
    אכן, בזבוז זמן נוראי אך לא רק שלך אלא, ובעיקר, שלו.

  2. ישראל שפירא

    גרציאס סניור יובלי, גרציאס.

    ר.ח.
    הכתבה הזו כבר די חבוטה וגמורה, אלא אם כן אתה מתכוון להמתין רבע שעה לטעינה של תגובות. אם ברצונך להמשיך, מצאתי כתבה רגועה ושקטה בקצה היקום, שלא תפריע לאף אחד ושם נוכל להתחרע כאוות נפשינו. אם מישהו אחר מעוניין לעבור גם כן, אני מציע שהכלל יהיה שמי שעובר יתחייב לדבוק בעניינות בלבד.

    http://www.hayadan.org.il/vlt-hubble-smash-record-for-eyeing-most-distant-galaxy-2310104/#comment-333491

  3. ר.ח

    יובל,
    1) "וַיֹּאמֶר אֵלָיו מַה שְּׁמֶךָ וַיֹּאמֶר יַעֲקֹב." (בראשית ל"ב כ"ח)

    2) אתה בטוח במלכים? כי בבראשית ל"ו ל"ז נאמר ""וַיָּמָת שַׂמְלָה וַיִּמְלֹךְ תַּחְתָּיו שָׁאוּל מֵרְחֹבוֹת הַנָּהָר." האם לזה התכוונת?

    ישראל,
    1) תסלח לי אבל אתה לא באמת קורא את מה שאני כותב. אני מרגיש שאני חוזר וחוזר וכל פעם אתה פוטר אותי באיזה אמירה סתמית"לא קרינה אלקטרומגנטית". סליחה, אבל דוגמת הסופר נובה לא מתייחסת כלל וכלל לאור או קרינה אלקטרומגנטית אלא לשעוני טמפרטורה עצמם.

    2) חוץ מזה אתה מתעלם בנחרצות מהאור ה"נעלם" במכונית לפי המודל שלך.

    3) לא הבנת את השאלה שלי "מה מתקרר". שעוני הטמפרטורה שלך מודדים קרינת רקע של היקום שמוצאה מהמפץ והולכת ומתקררת. אם אתה שולל את קיומו של המפץ שללת את הבסיס של שעוני הטמפרטורה. כי אחרת מה הם מודדים?

    4) אפקט דופלר הוא לא רק במערכות מואצות אלא כאלה שמתרחקות זו מזו, גם במהירות קבועה. הראיה ששנים דיברו על יקום מתפשט לפי דופלר ורק לאחרונה על יקום מאיץ. נפל לך טיעון "דופלר רק במערכות מאיצות".

    5) לגבי ג-ג , מה אתה רוצה? אתה אומר יראו אותו דבר. אני וויקפדיה וכל הפיזקאים שחקרו את התארכות המנים אומרים "לא נכון, כל אחד יראה את השני מאט". כנראה שעד שלא נעשה את הניסוי לא נדע. אז למה אתה כופה פה איזו שהיא הסכמה?

    בבקשה תתיחס לנקודות ואל תפטור אותן כלאחר יד כי אחרת אני מרגיש שזהו בזבוז זמן נוראי מבחינתי.

  4. יובל חייקין

    ר.ח, חן חן. וכעת תורי
    א) איזה פסוק מסתיים במילים "ויאמר יעקב"?
    ב) שמו של איזה מלך שקדם לדוד מוזכר בספר מלכים?
    8)

  5. ישראל שפירא

    יובל
    דרום לוס אנג'לס ללוס אנג'לס כמו שדרום צרפת (מרוקו) לצרפת.

    שאלה לצבי
    האם אתה מוצא פגם בטיעון שלי שאם נשתמש בנוסחת פרידמן לקשר בין הזמן שחלף מעת המפץ הגדול לטמפרטורה, הרי שנוכל לבנות שעון שיראה את הזמן שחלף מאז המפץ רק עיי מדידת טמפרטורת הקרינה הקוסמית?

    הנוסחה + מחשבון הקושר את הטמפרטורה לזמן נמצאים ב
    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/expand.html#c3

  6. צבי

    רובי

    אתה חוזר לאותה טעות מפניה ניסיתי להזהיר ומתייחס אל אנלוגיית הבלון כאל הדבר האמיתי ומכאן מגיעה לשאלה מה קורה במרכז הבלון.
    אנלוגיית הבלון היא אנלוגיה כאשר למרכז הבלון אין תפקיד במציאות! זה לא קיים!

    אסביר ביתר תיאור איך הגיעו לרעיון המפץ הגדול ואז אולי תבין עד כמה לא תוכל לשאול על "מרכז הבלון".

    לאחר שפרסם איינשטיין את משוואת השדה של תורת היחסות הכללית, לקח רוסי בשם פרידמן את המשוואה וניסה להבין ממנה מה קורה ליקום כולו. הוא הניח רק שתי הנחות על היקום שעיקרן היותו אחיד בכל מקום ולכל הכיוונים – כלומר, הוא הניח שאין איזו נקודה מיוחסת, מרכז חור שחור או כל דבר אחר.

    מההנחה הזו הוא קיבל שלוש מטריקות אפשריות – כלומר שלושה פתרונות אפשריים של משוואת השדה של איינשטיין.
    אם כן יש רק שלושה מבנים עקרוניים שיכולים להיות ליקום* תחת ההנחה כי היקום אחיד. כל שלושת המבנים הללו דורשים מפץ גדול. כיוון שההנחה היא כי היקום אחיד על סקאלות גדולות מאד היא הנחה סבירה ומקובלת מאד, וכיוון שנתגלו ראיות לכך שהיה מפץ גדול – נראה כי התאוריה של פרידמן קולעת למדי למציאות – כלומר היקום מתנהג בגדול לפי אחד משלושת המודלים שחזה פרידמן.
    המשמעות היא שאין נקודה מיוחסת (מרכז היקום) – כי בדיוק מההנחה הזו נולד המפץ הגדול ולכן לטעון עכשיו שכיוון שהיה מפץ גדול הרי שליקום יש מרכז, זו פשוט חוסר הבנה עקרונית.

    כדי להסביר לאנשים איך יכול משהו להתרחב ללא נקודה מיוחסת, נותנים את הדוגמא של נקודות על פני בלון – אבל הדוגמא הזו היא ממש לא הדבר האמיתי ואתה לא יכול ללמוד ממנה על הדבר שהיא נועדה לייצג דווקא בדברים בהם היא לא ממחישה את המציאות.

    —————————————————————————————
    * נכון להיום (מאז גילוי התפשטותו המואצת של היקום ב-1998), נראה כי היקום אינו מתנהג עפ"י יקום פרידמן אלא ע"פ מודל אחר הקרוי למבדא CDM. הטעות אינה בפתרון של פרידמן, אלא במשוואת השדה של איינשטיין ולכן זה כל כך מעניין. בכל מקרה גם מודל היקום הנוכחי כולל מפץ גדול כמו מודלי פרידמן השונים, וכן הוא מודל אחיד בקנה מידה גדול דיו.
    מעניין לציין כי משוואת השדה המקורית של איינשטיין (זו עם מה שנקרא הקבוע הקוסמולגי) שתוקנה לאחר מכן להיות המשוואה כפי שפרידמן פתר, היא דווקא בסופו של דבר זו שנכונה.

  7. ישראל שפירא

    ר.ח.
    איני חושב שהתעלמתי אי פעם ממשהו שאמרת. הסיבה לכך שאינני מפרט תשובה לכל הסתייגות שלך היא פשוטה: כל מה שאתה מעלה, החל מגלקסיות מתרחקות, עבור דרך מקור רדיו דוגמת גריניץ וכלה בסופרנובה עוסק במדידה באמצעים אלקטרומגנטים, שהם בעצם אור בתדרים שונים. לכן הם אינם קבילים לדיונינו.

    לשאלתך מס 2:

    א. שום דבר לא מתקרר. או אם מתקרר, ללא תלות נוסחתית בפונקציה רציפה כמו נוסחת פרידמן.

    ב. התארכות הזמנים הוכחה נסיונית רק למערכות מואצות. עבור על ניסוי המואונים או הדופלר. תגלה שהם במערכות מואצות.

    ג. אם לא היה מפץ התארכות הזמנים הגיונית, אך אינה מתחייבת. זהו רק פירוש אחד. ראה הרצאתו של סוסקינד.

    ד. הסתירה קיימת. בחיאת ר.ח., למה שלא תסיים עד הסוף את דוגמת ג'-ג' מתוך ההנחה שאין הבדל בין המערכות האינרציאליות? אם תוכיח לי שאין סתירה אחרי שעשית זאת, משקלך בזהב.

    למעשה, אינני מוצא טעם רב בהמשך הדיון ללא שנגיע להסכמה על נקודה זו. אם אתה מעוניין להמשיך מהנקודה בה הפסקנו, תפדל. אך אם אתה מתכוון להמשיך לטעון שיש הבדל בין המערכות הלא מואצות, ששעוניה של ג'יל יראו יחס שונה משעוניו של ג'ק, שמצלמות באותה נקודה ובאותו הרגע מצלמות תמונות הפוכות, הרי שנשמט הבסיס לדיון לוגי ביננו, אלא אם כן תסביר למה אתה מתכוון כשאתה טוען זאת. אני אמשיך להאמין שקיימת סתירה.

    נקודה חיובית – אם תעבור על הרצאותיו של סוסקינד, לא רק בעניין היחסות, אל גם בקוואנטים, שזירה, קוסמולוגיה ועוד – אולי תסכים איתי שלא צריך ללכת יותר לאוניברסיטה. שמות בכיס הקטן את כל מה שלמדתי אי פעם בUCLA.

  8. ר.ח

    ישראל,

    התעלמת מחלק ניכר מהטענות/שאלות שלי.

    1) מכונית – אפשר לגרום למקור אור לשחרר מספר מוגבל של פוטונים בצורה כמותית. זה הרי נעשה בניסוי החריצים המפורסם. אם נבצע זאת ממכונית נוסעת הרי שהפוטונים הללו, או לפחות חלק ניכר מהם, צריכים להעלם לפי המודל שלך. האם זה מה שקורה???

    2) התנגשות בין מפץ גדול להתארכות זמנים. אני לא מבין מה טוען. אם יש התנגשות בין שני אלה אזי יש מספר אפשרויות:
    א. יש התארכות זמנים אבל לא היה מפץ. אז אם כך מה מתקרר? איך זה שכל היקום ביחד מתקרר. ומה שווים שעוני הטמפ' שלך אם לא היה מפץ?
    ב. היה מפץ אבל אין התארכות בזמנים. התארכות הזמנים הוכחה נסיונית והיא לא נתונה בויכוח.
    ג. אין התארכות ולא היה מפץ – ראה א + ב
    ד. שניהם נכונים ואין סתירה- בחיית ישראל, תשקול את האפשרות הזו שוב.

    אתה כמובן יכול להגיד שאין התנגשות בין התארכות זמנים של גופים בתאוצה אולם בגופים במנוחה אין התארכות זמנים, אולם גם זה הוכח ונבדק ע"י אפקט דופלר שאתה מסרב לדבר עליו.

    לסיום התעלמת מהאנלוגיה שלי בין המפץ לסופר נובה. האם יש לך תשובה לזה? האם לא תהיה סתירה בין התארכות הזמנים לכל סופר נובה שאי פעם קרתה?

  9. ישראל שפירא

    ר.ח.
    לעניין הסתייגותיך.
    אינני שולל את המפץ הגדול – פשוט איני רואה איך הוא מסתדר עם התארכות הזמנים אתה כן? אז גמור את דוגמת ג'-ג'. שאלה: נאמר שאתה מקבל את זה שגם ג'ק וגם ג'יל רואים יחס של 1:1. האם גם אז אינך רואה בעיה עם התארכות הזמנים?

    ובענין המטוטלת הבליסטית בודאי שלמכונית יהיה אור. פשוט גלאינו מגלים את הפוטון במהירות אחת בלבד, כמו שעינינו רגישות לאור בקשת תדירויות מסויים ועוורות לאחרות.

    בעניין צרן. יש הסבר מדוע איננו יכולים להאיץ פרוטונים מעל מהירות מסויימת, אך הוא אינו מיינסטרים, ולכן לא נגעתי בו. עדיף שנגמור את הדברים האחרים קודם.

    אינני יודע אם אתה מעוניין לפתוח שנית את הנושא, אך במידה וכן, אינני מוצא טעם להמשיך אותו לפני שהגענו להסכמה על הנושא העיקרי, התארכות הזמנים, ומכאן ג'-ג'.

    רק בקשה אחת: ציינתי אותך לטובה על קליטת הפרטים המהירה. אבל אנא, אם אנו ממשיכים, שלא נגלה אחרי חודש ששנינו מדברים על דברים שונים, כמו שקרה עם שעוניה של ג'יל, שאתה חשבת שהסכמתי על כך שהם מראים יחס שונה מ1:1 ואילו אני כתבתי בפירוש שלא כך הדבר.

    הייתי גם מציע לך להקשיב להרצאות המצויינות של סוסקינד בנושא, כמו בכל נושא אחר.

    http://www.youtube.com/watch?v=BAurgxtOdxY

    שים לב גם שבדקה ה19 אחד המאזינים מעלה שאלה דומה לשלי, ושסוסקינד די מחפף אותו.

  10. ר.ח רפאי.ם

    רובי
    אני רואה שלא הבנת מה כתבתי.

    כתבת:
    "תתעלם מהנקודה הסינגולרית ותתייחס למעטפת הנקודה, כלומר מספר שניות של התפשטות החוצה משם ואז יהיה לנו אפשרות אולי לנסות להבין מה קורה שם במרכז." – טענה לא ברורה.

    וגם:
    "אני תוהה למה כל המומחים מתייחסים למודל הבלון המתנפח של היקום שנובע מתצפיות האסטרונומיות כמובן ומשוואות איינשטיין ליחסות הפרטית והכללית אבל אף אחד לא מנסה לטפל במה שקורה במרכז הבלון." – גם כאן, לא ברור לי מה אתה מנסה לטעון. למה התכוונת ב: "אף אחד לא מנסה לטפל במה שקורה במרכז הבלון."?

  11. רובי

    ר.ח.
    אני מכיר את המושג של נקודה סינגולרית והיתה לי הזדמנות לתהות על קנקנה בלימודי ההנדסה בעבר.
    זה לא הנושא, אני תוהה למה כל המומחים מתייחסים למודל הבלון המתנפח של היקום שנובע מתצפיות האסטרונומיות כמובן ומשוואות איינשטיין ליחסות הפרטית והכללית אבל אף אחד לא מנסה לטפל במה שקורה במרכז הבלון.
    על פי הידע הפיסיקלי שלנו ותצפיות על סופר נובות אנו יודעים שהתפשטות החוצה של אנרגיה, אור וחומר מחייבת גם התכווצות פנימה הזהה לה בעוצמתה ומנוגדת לה בכוונה.
    תתעלם מהנקודה הסינגולרית ותתייחס למעטפת הנקודה, כלומר מספר שניות של התפשטות החוצה משם ואז יהיה לנו אפשרות אולי לנסות להבין מה קורה שם במרכז.

  12. ר.ח רפאי.ם

    רובי
    http://www.hayadan.org.il/astronomers-reach-new-frontiers-of-dark-matter-130112/#comment-333377

    "מתעלמים ממרכז הנקודה הסינגולארית"- לנקודה סינגולרית אין מרכז. הנקודה הסינגולרית מייצגת את המרכז עצמו. הבעיה היא עם המרכז של הנקודה. ניתן לטעון שכל נקודה תהיה מרכז המעגל, ולמרכז המעגל יהיה גם מרכז. הרי כשאתה נועץ את המחוג בשביל לצייר מעגל אז גם למקום שבו ננעץ המחוג (שמהווה את מרכז המעגל- כלומר מהנקודה הזאת והלאה נמדד הקוטר של המעגל) יש מרכז. אם אתה מצייר עיגול בעזרת מחוגה על הדף אז המרכז של מרכז המעגל יהיה חור בדף עצמו, למשל.
    במתמטיקה (לפי ויקיפדיה) "נקודה סינגולרית היא נקודה שבה פונקציה (בדרך כלל פונקציה מרוכבת) או משוואה דיפרנציאלית איננה מוגדרת היטב.".
    ביקום פיזיקלי כמו שלנו, לנקודה הסינגולרית יש משמעות נוספת. היא באה לתאר את המערכת שממנה הכל החל. לפי תאורית המפץ הגדול (או יותר נכון מהמשוואות שעולות ממנה) הנקודה הסינגולרית צריכה להיות קטנה מאורך פלאנק. כלומר כל החומר והפיזיקה וכל מה שיש נוצר מתוך 'דבר' שאורכו קטן מאורך פלאנק. במילים אחרות אפשר להגיד שהחלקיק הראשון נוצר מתוך דבר כלשהו, שהוא גם יותר קצר ממנו גם שוקל פחות ממנו וגם היה צריך להיות מקום שבו האנטרופיות גבוהה ביותר ברגע הקריטי של התחלת המפץ הגדול (כאוס מוחלט של המערכת בגלל אופי התנהגות החלקיקים שמרכיבים את המערכת שנמצאים בטמפ' הכי גבוהה).

    הנקודה הס' זה תהליך שמתרחש במרחב שיוצר את המרכז של (המעגל) ה'ספירה' שאותה מכנים 'יקום'.
    אחרי החלת המרכז של המעגל, ניתן יהיה לחשב את קוטרו. (או במקרה הנדון הקוטר {והנפח} של היקום).
    במתמטיקה אין משמעות למרכז הזה מכיוון שהמרכז הזה (נקודה סינגולרית) בהגדרתו אינו ניתן למדידה (ובעצם, נקבע שהנקודה הסינגולרית היא מקרה בעייתי בכל מה שקשור להגדרה וככזאת אינה ניתנת להגדרה מתמטית {התוצאות, במשוואות, אינן מסתדרות בעולם פיזיקלי. האובייקט שמהווה את מרכז המעגל שהוא היקום – אינו מוגדר מתמטית}).
    לפי ויקיפדיה האנגלית:
    "For example, the function: f(x)=1/x
    on the real line has a singularity at x = 0, where it seems to "explode" to ±∞ and is not defined. The function g(x) = |x| (see absolute value) also has a singularity at x = 0, since it is not differentiable there. Similarly, the graph defined by y2 = x also has a singularity at (0,0), this time because it has a "corner" (vertical tangent) at that point."
    שים לב שהנקודה הס' היא 'קבוצה סגורה'.
    כלומר מתוך קבוצה סגורה נוצרת (כמו בפעולת העוקב במערכת פאנו) קבוצה פתוחה (שהיא ה'יקום') .
    הרי לפי המפץ, מתוך הקבוצה הסגורה והבלתי מוגדרת נוצרה התפיחה (שגדלה באופן מעריכי) של המרחב עצמו, כלומר הקורדינאטות של המרחב הפיזיקלי קיבלו ערכים גדולים מ-0.
    אם עד כאן הבנת, אני יכול להמשיך. חשוב להבין דבר נוסף, הנקודה הסינגולרית אינה נעלמת בעקבות המפץ הגדול. היא עדיין שרירה וקיימת (הודות לחוקים התרמודינאמים).

הוספת תגובה

  • (will not be published)