ידענים: חורים שחורים

מאת 31 בדצמבר 2016 2 תגובות

התגלית מאפשרת הצצה לאחת התופעות האלימות ביותר ביקום – מיזוג חורים שחורים

התגלית השניה של גלי כבידה ביוני 2016 . הראשונה אי פעם היתה בפברואר - איור: מתוך ויקיפדיה

התגלית השניה של גלי כבידה ביוני 2016 . הראשונה אי פעם היתה בפברואר – איור: מתוך ויקיפדיה

ב-1915 הסביר איינשטיין כי כוח הכבידה נובע מכך שגופים גדולים מעוותים את החלל והזמן או מרחב-זמן, וגורמים לנפילה חופשית של עצמים להיראות כאילו הם נופים במסלול מעוקל כמו הקשת של יידוי אבן או האליפסה של מסלול כוכב לכת סביב השמש.

איינשטיין חישב כי תפוצה דמוית משקולת של מסה המסתחררת מקצה לקצה כמו שרביט, צריכה להקרין אדוות במרחב-זמן הנעות במהירות האור – אלו גלי הכבידה. ב-11 בפברואר מדענים העובדים ב- Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) – מתקן מדעי שחלקו במדינת וושינגטון וחלקו בלואיזיאנה הכריזו על תצפית המוכיחה את מה שאיינשטיין חזה – התפרצות של גלים שנוצרים כאשר שני חורם שחורים מסתחררים זה לעבר זה במרחק 1.3 מיליארד שנות אור מאיתנו.

ההישג דרש עבודה קשה. איינשטיין עצמו העריך שיעברו עשורים עד להוכחה לקיומם של גלי הכבידה אם הם אכן קיימים אבל גם אם הוא היה מחפש, המקור היחיד שיכול היה לדמיין – שני כוכבים המקיפים זה את זה ומסתחררים זה לא היו מפיקים גלים בעוצמה הניתנת לגילוי. ואולם בסוף שנות השישים גילו עצמים הרבה יותר מאסיביים – כוכבי ניוטרון וחזו קיומם של חורים שחורים – שדות הכבידה הדחוסים ביותר שנמצאים בכוכבים המתכווצים ללא כלום. כאשר הם מסתחררים ביחד, עשויים להיווצר גלי כבידה הניתנים לצפיה. ב-1972 התווה ריינר וייס, פיזיקאי ב-MIT את השיטות לגילויים באמצעות מכשירים דמויי האות L המכונים אינטרפורמטר, ובכך הגדיר את הצורך בבניית LIGO.

כל אינטרפורמטר של LIGO מכיל שתי זרועות  המכילות מראות בכל אחת מהקצוות – מראות אלה נמצאות בחדרי ריק ענקיים. באמצעות הטחת אור לייזר בין המראות, הפיזיקאים יכולים למדוד את אורך הזרועות בטווח שגיאה של 1/10,000 מרוחבו של פרוטון. גל כבידה חולף יגרום למתיחת הזרועות באורכים שונים, וזה מה שאנשי צוות LIGO גילו. המתאם ההדוק בין האות הראשון לבין המודלים הממוחשבים שתיקפו את תורת היחסות הכללית של איינשטיין היה הטוב ביותר שנראה אי פעם.

כעת מצפים המדענים לבאות, משום שגלי הכבידה מבטיחים דרך חדשה לגמרי לצפות ביקום. בשלב ראשון הפיזיקאים מקווים לגלות עוד אירועים רבים מסוג זה. LIGO גילה כבר התמזגות שניה של חורים שחורים ואות שלישי אף כי חלש יותר. האינטפרומטרים חידשו את פעולתם בנובמבר 2016 ואם יגיעו לרגישות שתוכננה להם, הם עשויים לראות לבסוף התמזגות חורים שחורים בתדירות של אחת ליום.

ל-LIGO יצטרפו מכשירים נוספים כמו שידרוג המתקן האיטלקי VIRGO וגלאי חדש הנבנה ביפן – גלאי גלי הכבידה קאמיוקה. שלושה גלאים או יותר שיפעלו ביחד יוכלו להצביע על מקור האות בשמים באמצעות  שיטת המשולש. הדבר יוכל לטלסקופים להתמקד באירוע ואולי אף לאתר אותות אחרים ממנו. לדוגמה אם גלאי גלי הכבידה חשים במיזוג של שני כוכבי ניוטרון והאסטרונומים מפנים טלסקופים לעבר האירוע הם יוכלו ללכוד אור או גלי X הנפלטים ממנו. שילוב האותות ביחד יאפשר לדעת יותר על החומרים האקזוטיים בכוכבי הניוטרון. עוד תופעות מוכרות שניתן יהיה לראותן באור חדש הם הפולסארים – כוכבי ניוטרון מסתחררים הפולטים פעימות סדירות של רדיו.

 

בעתיד מתכוונים המדענים לשלוח אנטנה כזו לחלל Laser Interferometer Space Antenna (LISA).. שלוש חלליות שינועו בתיאום סביב השמש, ויצרו אינטפרומטר וירטואלי עם זרועות באורך מיליוני קילומטרים ויאפשרו ל-LISA לחוש בגלי כבידה חלשים ורחוקים יותר וכך לצפות ביותר אירועי התמזגות חורים שחורים וכן לצפות באירוע בשלבים הרבה יותר מוקדמים מאשר ניתן לגלות בכדור הארץ במתקנים כמו LIGO.

LISA היה אמור להיות פרויקט משותף של נאס"א וסוכנות החלל האירופית ואולם אמריקה פרשה ממנו ב-2011 בשל אילוצים תקציביים. כעת נאס"א רוצה לחזוק. בסוכנות החלל האירופית מקווים לשגר את המשימה שעלותה כ-1.5 מיליארד דולר ב-2034 בערך הזמן בו מתכננים הפיזיקאים לבנות את הדור הבא של גלאים קרקעיים.

עוד בנושא באתר הידען:

אבי בליזובסקי

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

2 תגובות ל “גלי הכבידה: התגלית החשובה ביותר של 2016 לפי עורכי המגזין סיינס”

  1. יובל

    גאון מוחלט. ,ככל שמתרחקים מתקופתו מתעצמת היחסות הכללית , הלוואי יהיה עוד אחד כזה

  2. ירון

    הנה דוגמא לקבועי הזמן של הוכחת תיאוריה בפיזיקה. מייצר דילמה למחלקי פרס נובל. הם מצטמצמים לנושאים מיקרו כמו שיפור המיקרוסקופ האופטי, או מקווים שבימי חיי התיאורטיקנים בערוב ימיהם יהיה ניסוי הוכחה, או נותנים את הפרס על משהו אחר – כמו במקרה של איינשטיין. ועוד נקודה. אחרי רצף של 4 פרסי נובל לישראלים (הרשקו/צחנובר, גרוס, אומן, יונת עדה) דאגו אצלנו לחסל כל סיכוי לקבל נובלים הלאה, באותה קלות שפוגעים ביחסים איסטרטגיים כאילו היו מריבה בגן ילדים. השוודים אנטישמיים כמדינה ולא רק שרת החוץ. גם אם זה נכון הם חילקו 4 פרסי נובל לישראליים. אני תוהה מי ניצח – היא שבזכות פועלה לא יתקבלו יותר פרסי נובל לישראלים, או אנחנו.

הוספת תגובה

  • (will not be published)