ידענים: אסטרונומיה

מאת 7 בינואר 2017 5 תגובות

מתברר ששביל החלב הוא חלק מצביר־על עצום של גלקסיות היוצר את אחד המבנים הגדולים ביותר הידועים ביקום. התגלית הזאת היא רק ההתחלה של מאמץ חדש למפות את הקוסמוס

  • בדומה לאופן שבו כוכבים מצטופפים ויוצרים צבירי כוכבים וגלקסיות, הגלקסיות עצמן מתאספות לכדי צבירים, וצבירים גלקטיים מתקבצים בצבירי־על.
  • צבירי־העל הגלקטיים האלה הם אבני הבניין של נימות, יריעות וחללים כבירים המרכיבים את המבנים המדידים הגדולים ביותר ביקום.
  • מחקרים עדכניים של תנועותיהן של אלפי גלקסיות סמוכות הראו שצביר־העל הביתי של שביל החלב גדול הרבה יותר ממה שסברו בעבר. האסטרונומים קוראים לצביר־העל הענק הזה שנתגלה לאחרונה בשם "לניאקיאה".
  • מיפוי מפורט יותר של לניאקיאה ושל צבירי־העל הסמוכים לה יוכל לחשוף פרטים חדשים על היווצרות הגלקסיות ויעזור לחוקרים לפתור את צמד התעלומות הקוסמולוגיות, החומר האפל והאנרגיה האפלה.

דמיינו לעצמכם שאתם מבקרים בגלקסיה רחוקה ושולחים גלויה לקרוביכם שנשארו בבית. כתובת הנמען זרוע אוריון, קטע של זרוע לוליינית בפרברי שביל החלב, ולאחר מכן יגיע מיקומו של שביל החלב ב"קבוצה המקומית", אוסף של יותר מ-50 גלקסיות סמוכות המשתרעות על פי כשבעה מיליון שנות אור של חלל. הקבוצה המקומית, בתורה, מצויה בפאתי צביר הבתולה, צביר שמרכזו מרוחק מאִתנו 50 מיליון שנות אור וכולל יותר מ-1,000 גלקסיות. צביר הבתולה עצמו הוא חלק קטן מצביר־על המכונה "צביר־העל המקומי", אוסף של מאות קבוצות גלקסיות הפרוס על פני יותר מ-100 מיליון שנות אור. הסברה היא שצבירי־על כאלה הם הרכיבים הגדולים ביותר של המבנים בקנה מידה גדול של היקום, והם יוצרים יריעות וסיבים (המכונים נימות גלקטיות) עצומים של גלקסיות, המקיפים חללים שבהם כמעט אין גלקסיות כלל.

עד לאחרונה, צביר־העל המקומי היה השורה האחרונה בכתובת הקוסמית שלכם. הסברה הייתה שמעבר לקנה המידה הזה, הנחיות נוספות יהיו חסרות משמעות מכיוון שהגבול שבין החללים והמבנה החד של היריעות הגלקטיות, המעוטרות בתחרת צבירי־על, מפנה את מקומו לאזור אחר של היקום, ממלכה אחידה הנעדרת מאפיינים מובחנים גדולים יותר. ואולם, ב-2014, אחד מאִתנו (ברנט טאלי) עמד בראש צוות שגילה שאנחנו חלק ממבנה גדול כל כך עד שהוא ניפץ את ההשקפה הזאת לרסיסים. צביר־העל המקומי, מתברר, אינו אלא אונה אחת של צביר־על גדול הרבה יותר, אוסף של 100,000 גלקסיות גדולות המשתרעות על פני 400 מיליון שנות אור. הצוות שגילה את צביר־העל המפלצתי הזה כינה אותו "לניאקיאה", מילה בשפה ההוואית שפירושה "גן עדן שאין לו שיעור", לכבודם של הפולינזים הקדומים שניווטו במרחביו העצומים של האוקיינוס השקט בעזרת הכוכבים. שביל החלב ממוקם הרחק ממרכזה של לניאקיאה, באזורי הספר החיצוניים ביותר שלה.

לניאקיאה היא יותר משורה נוספת בכתובת הקוסמית שלנו. אם נחקור את הארכיטקטורה והדינמיקה של המבנה העצום הזה, נוכל ללמוד יותר על עברו של היקום ועל עתידו. מיפוי של הגלקסיות המרכיבות אותו ושל האופן שבו הן מתנהגות יוכל לעזור לנו להגיע להבנה טובה יותר של הדרך שבה גלקסיות נוצרות וצומחות, ובה בעת גם לספר לנו יותר על טבעו של החומר האפל, החומר הבלתי נראה שהאסטרונומים סבורים שאחראי על כ-80% מהרכבו של היקום.

ייתכן שלניאקיאה תוכל גם לפזר את הערפל האופף את האנרגיה האפלה, כוח רב עוצמה שהתגלה רק ב-1998, שמניע באופן כלשהו את האצת התפשטות היקום וכך מעצב את גורלו הסופי של הקוסמוס. וייתכן גם שצביר־העל לא יהיה בעצם השורה האחרונה בכתובת הקוסמית שלנו, למעשה, אולי הוא חלק ממבנה גדול עוד יותר שטרם נתגלה.

עיון בתעלומות בעזרת זרמים גלקטיים

הצוות שגילה את לניאקיאה לא בדיוק יצא לחפש אותה. למעשה, לניקיאה הגיחה מתוך ניסיונות מאומצים לענות על שאלות יסוד עקשניות באשר לטבעו של היקום.

מדענים יודעים כבר כמעט מאה שנה שהקוסמוס מתפשט ומרחיק את הגלקסיות זו מזו כמו נקודות המתרחקות זו מזו על פניו של בלון מתנפח. אבל בעשרות השנים האחרונות התברר שמרבית הגלקסיות אינן נפרדות זו מזו במהירות שהיינו מצפים לראות אילו ההתפשטות הייתה הכוח היחיד הפועל עליהן. כוח אחר, מקומי יותר, פועל גם הוא: משיכות של כוח הכבידה שמפעילות הצטברויות חומר סמוכות זו על זו. המשיכות הכבידתיות האלה עשויות לפעול כנגד הזרימה של הגלקסיה במסגרת התפשטות היקום. ההפרש בין מהירות תנועתה של גלקסיה מסוימת הנגרמת בשל ההתפשטות הקוסמית ובין תנועתה כתוצאה מן הכבידה בסביבתה המקומית מכונה "מהירות ייחודית".

אם ניקח את כל הכוכבים שבכל הגלקסיות שאנחנו רואים ונוסיף להם את הגז ואת החומר הרגיל הנוסף שידוע לנו עליו, זה עדיין לא יספיק כדי להסביר את המקורות הכבידתיים של המהירויות הייחודיות הנצפות: כמות החומר תהיה קטנה בסדר גודל שלם ממה שנדרש. בבורותנו, אנו האסטרונומים קוראים למה שחסר בשם "חומר אפל". אנחנו מניחים שהחומר האפל הזה מורכב מחלקיקים שהאינטראקציות שהם מקיימים עם שאר היקום מתבצעות כמעט אך ורק דרך כוח הכבידה ולא דרך כוחות אחרים כגון הכוח האלקטרומגנטי, וכי החומר האפל הוא שמפעיל את כוח הכבידה ה"חסר" שנדרש כדי להסביר את המהירויות הנצפות. המדענים סבורים שהגלקסיות יושבות בתוך "בריכות" עמוקות של חומר אפל, כלומר שהחומר האפל משמש כפיגומים בלתי נראים שסביבם מתגבשות גלקסיות.

הקבוצה של טאלי ואחרים הבינו שאם נצייר מפות של הזרמים הגלקטיים ושל המהירויות הייחודיות נוכל לראות בהן את ההתפלגות הקוסמית החבויה של החומר האפל, ולחשוף את הריכוזים הגדולים ביותר של החומר המסתורי הזה באמצעות ההשפעה הכבידתית שלהם על תנועות הגלקסיות. אם, נראה, למשל, שכל זרמי הגלקסיות באזור מסוים זורמים לכיוון נקודה מסוימת, אפשר להניח שהגלקסיות נמשכות לנקודה הזאת על ידי כוח הכבידה שמפעיל אזור דחוס מאוד של חומר.

צבירי גלקסיות כמו זה שבתמונה, צביר קוֹמָה, הם אבני הבניין של המבנים הגדולים ביותר ביקום. צביר קומה, המצוי במרחק של יותר מ-300 מיליון שנות אור מכאן ויש בו כ-1,000 גלקסיות גדולות, הוא חלק ממבנה עוד יותר גדול, צביר־העל קומה, השוכן מעבר לגבולות לניאקיאה. מקור: NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA).

צבירי גלקסיות כמו זה שבתמונה, צביר קוֹמָה, הם אבני הבניין של המבנים הגדולים ביותר ביקום. צביר קומה, המצוי במרחק של יותר מ-300 מיליון שנות אור מכאן ויש בו כ-1,000 גלקסיות גדולות, הוא חלק ממבנה עוד יותר גדול, צביר־העל קומה, השוכן מעבר לגבולות לניאקיאה. מקור: (NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA.

כמו כן, הם הבינו שאם נוכל לקבוע במדויק את הצפיפות ואת ההתפלגות של כל סוגי החומר ביקום, הדבר יסייע לנו לפתור תעלומה אחרת, עמוקה מזו: העובדה שהקוסמוס לא זו בלבד שהוא מתפשט, אלא אף עושה זאת בקצב מואץ. ההתנהגות הזאת נוגדת את השכל הישר כמו מצב שבו אבן המושלכת כלפי מעלה תתחיל להאיץ הלאה לכיוון השמים במקום ליפול בחזרה לכדור הארץ. הדבר שעומד מאחורי התופעה המשונה הזאת מכונה "אנרגיה אפלה" ויש לו השלכות הרות גורל על עתידו של היקום. ההתפשטות המואצת מעלה את האפשרות שסופו של הקוסמוס יהיה מוות קפוא, שבו מרבית הגלקסיות ידהרו הלאה זו מזו במהירויות הולכות וגדלות עד שחשֵכה סופית תרד על היקום, כשכל כוכב בכל גלקסיה יגווע וכל החומר יתקרר עד לאפס המוחלט. אבל כדי שנדע בביטחון מה יהיה סופו של היקום עלינו לא רק לקבוע מהי בעצם האנרגיה האפלה, אלא גם כמה חומר יש ביקום: בהינתן צפיפות חומר גבוהה דיה, היקום שלנו עשוי בעתיד הרחוק להפוך את ההתפשטות שלו לקריסה לתוך עצמו כתוצאה מן הכבידה העצמית של סך כל המסה שלו. או שאולי יש לו צפיפות קריטית מאוזנת של חומר שתוביל להתפשטות אינסופית המאִטה והולכת לנצח.

התוויית הזרמים הגלקטיים הזאת, במטרה למפות את הצפיפות הקוסמית של חומר רגיל וחומר אפל, היא שהביאה בסופו של דבר להסרת הלוט מעל לניאקיאה.

גילוי לניאקיאה

מיפוי זרמים גלקטיים דורש מאִתנו לדעת שני דברים: מהירות התנועה של הגלקסיה הנובעת מן ההתפשטות הקוסמית והמהירות הנובעת מכוח המשיכה של חומר סמוך. בשלב הראשון, אסטרונומים מודדים את ההסטה לאדום של הגלקסיה: המתיחה של האור הנפלט מן הגלקסיה בשעה שהיא נסוגה מאִתנו דרך היקום המתפשט. קולה של משרוקית או קולו של צופר המתקרבים אלינו נשמע גבוה יותר מקולם כשהם מתרחקים מאִתנו, מכיוון שגלי הקול שלהם מצטופפים לתדירויות גבוהות יותר ולאורכי גל קצרים יותר. בדומה לכך, גלי אור מגלקסיה המתרחקת מאִתנו עוברים הסטה לתדירויות נמוכות יותר ולאורכי גל ארוכים ואדומים יותר. וככל שהן נסוגות מהר יותר, כן האור שלהן מוסט יותר לאדום. לפיכך, ההסטה לאדום של אור הגלקסיה מעניקה לאסטרונומים אמת מידה למהירות הכוללת שלה והערכה גסה של המרחק שלה מאִתנו.

אסטרונומים יכולים להסיק איזה חלק מתוך המהירות של גלקסיה הוא תוצאה של משיכה כבידתית מקומית באמצעות מדידת המרחק שלה מאִתנו באמצעות שיטות אחרות שאינן מדידת ההסטה לאדום. לדוגמה, בהתבסס על הערכות קפדניות של קצב התפשטות היקום, מהירותה של גלקסיה המצויה על פי המדידות במרחק של 3.25 מיליון שנות אור מאִתנו, צריכה להיות כ-70 קילומטרים לשנייה. אם במקום זאת ההסטה לאדום של הגלקסיה מורה על מהירות של 60 קילומטרים לשנייה, האסטרונומים יכולים להסיק שריכוזי החומר סמוך לגלקסיה מעניקים לה מהירות נוספת של 10 קילומטרים לשנייה. השיטות שבהן משתמשים כדי לספק מדידת מרחק שאינה תלויה בהסטה לאדום מסתמכות בעיקר על העובדה שעוצמת האור יורדת בשיעור של ריבוע המרחק ממקור האור. כלומר, אם אנחנו רואים שני מגדלורים זהים זה לזה, אבל אורו של האחד נראה חלש פי ארבעה מאורו של האחר, נוכל לדעת שהמגדלור העמום יותר מצוי במרחק גדול פי שניים. באסטרונומיה, מגדלורים זהים כאלה קרויים נרות סטנדרטיים, גופים אסטרופיזיקליים שתמיד יזהרו באותה בהירות, לא משנה היכן הם מצויים ביקום. בדוגמאות לגופים כאלה אפשר למנות סוגים מסוימים של כוכבים מתפוצצים או פועמים, או אפילו גלקסיות מסיביות כפי שהציעו לראשונה טאלי והאסטרונום ג' ריצ'רד פישר ב-1977. קשר טאלי-פישר מסתמך על העובדה שגלקסיות מסיביות הן גם מאירות יותר וגם מסתחררות מהר יותר מגלקסיות קטנות, מפני שיש בהן יותר כוכבים עליהן להסתחרר מהר יותר כדי לשמור על יציבות בשדות הכבידה החזקים יותר שלהן. אם נמדוד את קצב הסחרור של גלקסיה, נוכל לדעת את קצב פליטת האור (ה"לוּמיניוּת") העצמית שלה; נשווה את הלומיניות הזאת ללומיניות הנצפית ונוכל להסיק מה המרחק שלה.

G299, הערפילית שנשארה מסופרנובה מסוג Ia, שנוצרת כאשר ננס לבן סופח חומר מכוכב סמוך ומשמשות כ"נרות סטנדרטיים". מקור: נאס"א.

G299, הערפילית שנשארה מסופרנובה מסוג Ia, שנוצרת כאשר ננס לבן סופח חומר מכוכב סמוך ומשמשות כ"נרות סטנדרטיים". מקור: נאס"א.

לכל נר סטנדרטי נבדל יש טווח משלו, שבו הוא פועל במיטבו. בכוכבים הפועמים הקרויים "משתנים קפאידיים" אפשר לצפות כראוי רק אם הגלקסיות קרובות לשביל החלב, ולכן הם אינם מתאימים למדידות בקנה מידה גדול. בקשר טאלי-פישר אפשר להשתמש בהרבה גלקסיות לולייניות, אך להערכת המרחק שהוא מניב יש אי ודאויות המגיעות עד 20%. כוכבים מתפוצצים המכונים סופרנובות מסוג Ia מניבים מדידות עם אי ודאות קטנה פי שניים והזוהר שהם מפיצים חוצה מרחקים קוסמיים כבירים, אבל סופרנובות כאלה הן נדירות, ומתרחשות רק פעם במאה שנה בגלקסיה בעלת גודל משמעותי.

"גלקסיות שוטפות בזרמים, מסתחררות במערבולות ונקוות בבריכות וכך חושפות את המבנה, את הדינמיקות, את המקורות ואת הגורלות העתידיים של הצטברויות החומר הגדולות ביותר ביקום."

אם יתאפשר לקבוע את המהירויות הייחודיות במדגם גדול של גלקסיות ביקום, יוכלו אסטרונומים למפות את הזרמים הגלקטיים בקני המידה הגדולים ביותר. בקני המידה העצומים האלה, אפשר להשוות את זרימת הגלקסיות לנהרות המתפתלים דרך מה שאנו מכנים אגני ניקוז קוסמיים, כשתנועותיהן נקבעות על ידי כוחות משיכה כבידתיים ממבנים סמוכים, ולא על ידי הטופוגרפיה. במפות ה"קוסמוגרפיות" האלה, הגלקסיות שוטפות בזרמים, מסתחררות במערבולות ונקוות בבריכות וכך חושפות בעקיפין את המבנה, הדינמיקות, המקורות והגורלות העתידיים של הצטברויות החומר הגדולות ביותר ביקום [ראו תיבה].

כדי שנוכל ליצור מפה בקנה המידה הדרוש כדי לענות על שאלותינו באשר לחומר אפל ואנרגיה אפלה, עלינו לקטלג את כל הנתונים הזמינים והטובים ביותר מתוך פרויקטי תצפית רבים. ב-2008, פרסמו טאלי, אלן מ' קורטואה העובדת כיום במכון לפיזיקה גרעינית בעיר ליון שבצרפת, ועמיתיהם את קטלוג הזרמים הקוסמיים, שבו נאספו והושוו כמה וכמה מערכות נתונים כדי לפרט את הדינמיקות של 1,800 גלקסיות בטווח של 130 מיליון שנות אור משביל החלב. הצוות הרחיב את מאמציו ב-2013 והוציא את קטלוג הזרמים הקוסמיים 2, הממפה את תנועותיהן של כ-8,000 גלקסיות בנפח של כ-650 מיליון שנות אור. אחד מחברי הקבוצה, יהודה הופמן מן האוניברסיטה העברית בירושלים, פיתח שיטות לגזירה מדויקת של התפלגות החומר האפל מתוך המהירויות הייחודיות של נתוני הזרמים הקוסמיים.

עם התפתחות הקטלוג, נדהמנו לגלות דפוס בלתי צפוי החבוי בהררי הנתונים: קווי מתאר של מבנה קוסמי חדש שלא נראה עד כה. צבירי גלקסיות המשתרעים על פני יותר מ-400 מיליון שנות אור, נעו כולם יחד בתוך "אגן משיכה" מקומי המקביל להיקוות מים בנקודה הנמוכה ביותר של טופוגרפיית נוף. לולא ההתפשטות התמידית של היקום, היו הגלקסיות האלה קורסות בסופו של דבר והופכות למבנה מהודק המוחזק באמצעות כוח הכבידה. הנחיל העצום של הגלקסיות האלה, כולן יחד, מרכיב את צביר־העל לניאקיאה.

עד כה, המחקרים על התנועות של הגלקסיות בלניאקיאה מראים שהן מתנהגות בדיוק כמו שהיינו מצפים מן המודלים המובילים של ההתפלגות הקוסמית של חומר אפל. אף על פי שאיננו יכולים לראות אותו, אנחנו יכולים לחזות בדיוק מתקבל על הדעת היכן מצטבר החומר הבלתי נראה הזה של היקום. יותר מזה, הצפיפות הכוללת של החומר הנראה והאפל בלניאקיאה מראה שממש כפי שסבורים התיאורטיקנים העוסקים באנרגיה אפלה, גורלו של היקום, לטוב או לרע, הוא אכן מוות קפוא בעקבות התפשטות המאיצה לנצח.

המסקנות האלה עדיין אינן מוחלטות. המשימה המאיימת של מיפוי זרמים גלקטיים עודנה בתחילת דרכה. נכון לעכשיו, רק לגבי 20% מן הגלקסיות בטווח של 400 מיליון שנות אור חושבה גם המהירות הייחודית, ולהרבה נרות סטנדרטיים למדידת מרחק עדיין יש אי־ודאויות גדולות. ועם זאת, המפה המתהווה של השכונה הגלקטית שלנו נותנת לנו הערכה חדשה של מקום מושבנו באגנים הקוסמוגרפיים ושל מרחבי היקום.

ההקשר הקוסמוגרפי שלנו

הנוף הקוסמי: על אף שגלקסיות כוללות מאות מיליארדי כוכבים, הן אינן המבנים הגדולים ביותר ביקום. מאות גלקסיות הנקשרות זו לזו באמצעות כוח הכבידה יכולות להתקבץ וליצור צביר גלקסיות. כוח הכבידה יכול לרכז גם צבירי גלקסיות וליצור צבירי־על המורכבים ממאות אלפי גלקסיות. על פי המדרג הזה, היה מקובל לתאר את הכתובת הקוסמית של מערכת השמש שלנו כך: שביל החלב, הקבוצה המקומית, צביר הבתולה ולבסוף צביר־העל המקומי. ואולם, כעת מתגלה במחקר חדש שצביר־העל המקומי שלנו הוא רק חלק מצביר־על אחר, גדול יותר מפי 100 ממנו – לניאקיאה, מילה בשפה ההוואית שמשמעותה "גן עדן שאין לו שיעור". מקור: Hélène M. Courtois et al, Cosmography of the Local Universe, The Astronomical Journal 146 no. 3, 2013

הנוף הקוסמי: על אף שגלקסיות כוללות מאות מיליארדי כוכבים, הן אינן המבנים הגדולים ביותר ביקום. מאות גלקסיות הנקשרות זו לזו באמצעות כוח הכבידה יכולות להתקבץ וליצור צביר גלקסיות. כוח הכבידה יכול לרכז גם צבירי גלקסיות וליצור צבירי־על המורכבים ממאות אלפי גלקסיות. על פי המדרג הזה, היה מקובל לתאר את הכתובת הקוסמית של מערכת השמש שלנו כך: שביל החלב, הקבוצה המקומית, צביר הבתולה ולבסוף צביר־העל המקומי. ואולם, כעת מתגלה במחקר חדש שצביר־העל המקומי שלנו הוא רק חלק מצביר־על אחר, גדול יותר מפי 100 ממנו – לניאקיאה, מילה בשפה ההוואית שמשמעותה "גן עדן שאין לו שיעור". מקור: Hélène M. Courtois et al, Cosmography of the Local Universe, The Astronomical Journal 146 no. 3, 2013

הבה נצא לסיור ברכיביה הזורמים והשוטפים של לניאקיאה, ביתנו שהתגלה לא מזמן. נתחיל בחלק המוכר ביותר: אתם. לא משנה כמה מהר או לאט אתם נעים על פני כדור הארץ בשעה שאתם קוראים את המאמר הזה, אתם חגים מסביב לשמש יחד עם שאר כוכב הלכת שלנו במהירות של כ-30 קילומטרים לשנייה. השמש, בתורה, מקיפה את המרכז הגלקטי במהירות של כ-200 קילומטרים לשנייה, וכל הקבוצה המקומית, ובכללה שביל החלב, שועטת לכיוון ריכוז מסתורי של מסה בכיוון קנטאורוס במהירות גדולה מ-600 קילומטרים לשנייה (נרחיב על כך בהמשך.) סביר להניח שמעולם לא תיארתם לעצמכם שאתם יכולים לנוע מהר כל כך תוך כדי קריאת מאמר, או אפילו בלי לעשות שום דבר כלל.

כעת נרחיק את מבטנו משביל החלב, ונתחיל את מסענו ברחבי לניאקיאה בשתי גלקסיות ננסיות, שני ענני מגלן, המצויים "רק" במרחק של 180,000 עד 200,000 שנות אור מאִתנו. אפשר להציץ בענני מגלן מן החצי הדרומי של כדור הארץ, אבל כדי להגיע לנקודת התצפית הטובה ביותר עליכם לנסוע את כל הדרך עד אנטארקטיקה, במהלך החורף. הגלקסיה היחידה האחרת שאפשר לראות בעין בלתי מזוינת היא הגלקסיה הלוליינית הענקית אנדרומדה, על אף שהיא נראית כמו לא יותר מכתם מטושטש בשמים אפלים מאוד.

אנדרומדה מצויה במרחק שני מיליון וחצי שנות אור מאִתנו, והיא שועטת לקראתנו במהירות ייחודית של כ-110 קילומטרים לשנייה. בעוד כארבעה מיליארד שנה היא תתנגש התנגשות חזיתית בשביל החלב ותהפוך את שתי הגלקסיות לאליפסואיד יחיד וחסר מאפיינים, המורכב מכוכבים אדומים וזקנים. מערכת השמש שלנו לא תושפע ככל הנראה מן התאונה החזיתית הקוסמית הזאת מפני שהמרחק בין הכוכבים גדול מדי ולכן, לא סביר ששני כוכבים יהיו קרובים דיים זה לזה כדי שיתנגשו. שביל החלב, אנדרומדה וכ-50 גלקסיות אחרות נמנות על הקבוצה המקומית, אזור שבו הכבידה ניצחה במאבק נגד ההתפשטות הקוסמית ולכן מתרחשת שם קריסה. כמו שביל החלב עצמו, עם ענני מגלן שלו, לכל הגלקסיות הגדולות האלה יש פמלייה של גלקסיות ננסיות משלהן.

ממש מעבר לקבוצה המקומית, בתחומי נפח של כ-25 מיליון שנות אור, מופיעים שלושה מאפיינים מובחנים במפות שלנו. מרבית הגלקסיות כאן, ובכללן הגלקסיה שלנו, שוכנות במקום בעל השם חסר ההשראה "היריעה המקומית". מן המילה "יריעה" אפשר ללמוד שהיא דקה מאוד: מרבית הגלקסיות שלה מצויות בטווח של שלושה מיליוני שנות אור מן המבנה הזה, שמשמש בתור המישור המשווני של מה שמכונה מערכת הקואורדינטות הסופר-גלקטית. מתחת למישור הזה, אחרי פער, יש נימה גלקטית, הקרויה זרוע לאו, וגם גלקסיות במקומות המכונים ענן אָנטְלִיָה וענן דוראדוס. מעל המישור, סמוך לו, בעיקר אין כלום. הריקנות הזאת היא ממלכתו של "החלל המקומי".

אם מביאים בחשבון רק את הגלקסיות שביריעה המקומית, המצב נראה שליו מאוד. הגלקסיות האלה מתרחקות זו מזו בקצב ההתפשטות הקוסמית, במהירויות ייחודיות קטנות בלבד הנגרמות מאינטראקציות מקומיות. מתחת ליריעה המקומית, גם לגלקסיות של ענני אנטליה ודוראדוס ושל זרוע אריה יש מהירויות ייחודיות קטנות. ואולם, הן מתקרבות אל היריעה המקומית במהירות גבוהה. האשם בהתנהגות הזאת הוא ככל הנראה החלל המקומי. חללים מתפשטים כמו בלונים מתנפחים, והחומר נע מאזורים בעלי צפיפות נמוכה לאזורים בעלי צפיפות גבוהה ומצטבר על גבולותיהם. על פי הערכתנו היום, היריעה המקומית היא קיר של החלל המקומי והחלל הזה מתפשט ודוחף אותנו כלפי מטה, לכיוון אנְטְלִיַה, דוראדוס ולאו.

אם נמשיך להרחיק את נקודת המבט שלנו, ניתקל בצביר הבתולה, שיש בו גלקסיות בכמות השקולה ל-300 קבוצות מקומיות הדחוסות בנפח שקוטרו 13 מיליון שנות אור. הגלקסיות האלה טסות אנה ואנה במהירויות אופייניות של 700 קילומטרים לשנייה, וכל גלקסיה בטווח של 25 מיליון שנות אור מחוץ לצביר נופלת פנימה ותהפוך לחלק ממנו בתוך 10 מיליארד שנה. מלוא היקפה של ממלכת בתולה, השטח שהיא תכבוש בסופו של דבר, משתרע נכון לעכשיו על פני רדיוס של 35 מיליון שנות אור. מעניין לציין ששביל החלב שלנו, במרחק של 50 מיליון שנות אור, שוכן בדיוק מחוץ לאזור הכיבוש.

הזרם הגלקטי הגדול

האזור הגדול יותר שמסביב לצביר הבתולה, שמגיע עד מקומנו שלנו, קרוי צביר־העל המקומי. לפני כמעט 30 שנה, קבוצה של אסטרונומים שזכו לכינוי החיבה המשעשע "שבעת הסמוראים" גילו שלא רק שביל החלב נע במהירות של מאות קילומטרים לשנייה לכיוון קנטאורוס, אלא כל צביר־העל כולו. הם קראו למסה המסתורית המושכת את כל הגלקסיות האלה בשם "המושך הגדול". במובנים רבים, המושך הגדול איננו כה מסתורי: ברור שדחיסות החומר בכיוון הזה של היקום גבוהה מכיוון שהוא מכיל שבעה צבירים השקולים בגודלם לצביר הבתולה, וששוכנים בתוך כדור שקוטרו 100 מיליון שנות אור. שלושה מן הצבירים הגדולים מכונים נורמה, קנטאורוס והידרה.

בהתאם לאופן שבו אנחנו תופסים צבירי־על בתור אגני ניקוז קוסמיים, תפיסה שמתווה את גבולותיהם על סמך תנועות ההתבדרות של גלקסיות, השם "צביר־העל המקומי" אינו הולם. הוא רק חלק ממשהו גדול יותר: לניאקיאה, שמקפלת בתוכה מבנים גדולים אחרים כמו למשל נימת פאבו-אינדוס וצביר אופיוכוס. אם נדמיין את לניאקיאה בתור עיר, אז מרכז העיר הפקוק יהיה האזור של המושך הגדול. כמו בהרבה מרכזים עירוניים, קשה לאבחן מרכז מדויק, אבל אפשר לומר בקירוב שהוא ממוקם במקום כלשהו בין הצבירים נורמה וקנטאורוס. המיקום הזה אומר ששביל החלב שלנו מצוי הרחק בפרברים, סמוך לגבולות של צביר־העל הסמוך, הקרוי פרסאוס-דגים. הגבול הזה הוא קרוב כל כך באופן יחסי במונחים קוסמיים עד שאנחנו יכולים לחקור אותו בפירוט בשביל להגדיר את הגבול המטושטש, דמוי המעגל של לניאקיאה, שקוטרו חצי מיליארד שנות אור. בסך הכול, חובקים גבולותיה של לניאקיאה מסה כוללת של חומר נורמלי וחומר אפל השקולה לכמאה מיליון מיליארד שמשות.

אסטרונומים זוכים להצצות בקווי המתאר של מה שעשוי לשכון מעבר ללניאקיאה כבר זה עשרות שנים. זמן קצר לאחר גילוי המושך הגדול על ידי שבעת הסמוראים, משהו גדול מזה הגיח מבין הערפילים הבין־גלקטיים. ממש מאחורי אזור המושך הגדול, אבל רחוק פי שלושה ממנו, קיימת הצטברות מפלצתית של צבירים, הצפופה ביותר שידוע לנו עליה בתחומי היקום המקומי. מכיוון שהאסטרונום הארלו שייפלי הוא הראשון שזיהה ראיות לקיומו של המבנה העצום והמרוחק הזה בשנות ה-30 של המאה ה-20, הוא כונה צביר־העל שייפלי. (במקרה, ממש כמו היריעה המקומית, צביר הבתולה והפס העיקרי של צביר־העל המקומי, כולם שוכנים על קו המשווה הסופר-גלקטי. דמיינו לעצמכם לביבה עצומה של על־צבירים גלקטיים, ותקבלו תמונה טובה של הסביבה המקומות שלנו בקנה מידה גדול.)

אז מה גורם לצביר־העל המקומי שלנו לנוע במהירות ייחודית של 600 קילומטרים לשנייה? במידה מסוימת, האשם בכל הוא מתחם המושך הגדול. אבל אנחנו חייבים להביא בחשבון גם את המשיכה הכבידתית של צביר־העל שייפלי, שאמנם מצוי במרחק גדול פי שלושה אבל כמות הצבירים העשירים שבו גדולה פי ארבעה. ואולם, על פי מדריך הזרמים הקוסמיים 2, הקטלוג שחשף את לניאקיאה, עדיין לא נאמרה המילה האחרונה. המהירויות הייחודיות של 8,000 הגלקסיות שבקטלוג הזה מורות על זרימה אחידה לכיוון צביר־העל שייפלי. הזרימה הזאת חובקת את כל הנפח שמקיף קטלוג הזרמים הקוסמיים 2, 1.4 מיליארד שנות אור מקצה לקצה. רק סקרים גדולים יותר, שימפו נתחים עוד יותר גדולים של היקום, יוכלו לחשוף את המקור הסופי ואת המבנה הסופי שמאחורי זרימת האדירים של הגלקסיות ביקום המקומי שלנו.

עוד באתר הידען

5 תגובות ל “לניאקיאה: כתובתנו המדויקת ביקום”

  1. אנונימי

    חייםפ
    אני מניח שצבירי-על זה כל היקום ומעבר לזה – זה יקום-על. כי זה כל מה שיש וזה. כנראה, אני משער

  2. חיים פ

    עולם האשליות ?
    ניצור בדמיוננו מטר מעוקב של חלל, ונשבץ בו גלקסיות באופן אקראי.
    אנו נקבל צבירים, צבירי על, צבירי עלעל וצבירי עלעלעל.
    השאלה היא האם יש הגדרה מדויקת שתבדיל בין המצוי לבין ממצאים רנדומאליים. כי, כידוע, מוח אנושי עסוק כל הזמן במציאת תבניות גם אם אלה לא קיימות.

  3. לורם איפסום

    סליחה, אבל אי אפשר ככה סתם לקפוץ מ"מערכת השמש" לזרוע אוריון של גלקסיית שביל החלב. באמצע חייבים לציין כי מערכת השמש נמצאת "הרחק הרחק, בשולי האוקיינוסים הלא נודעים של הקצה הפחות אפנתי של זרוע אוריון"

  4. סבדרמיש יהודה

    שני דברים מפריעים לי במאמר: הראשון- מה פרוש צביר על, הרי כמו בכל כתובת אפשר תמיד ל"שפר" אותה עם הגדלת הסביבה. אני למשל גר ברחוב אלי כהן, אבל, אני גר בהרצליה, ובנוסף אני גר במדינת ישראל ואפשר להמשיך ולגלות שאני גר גם במזרח התיכון וכו', וכו'. האם לניאקיאה ש"גילו אותה היא סוף הדרך?, אני מבטיח לכם שמישהו יגלה צביר סופר על שאנחנו שייכים לו בהמשך. דבר שני הוא הניסיון לדבוק בהסבר החומר האפל ובהמשך באנרגיה האפלה. הסבר הפלא לכל אי התאמה גרביטציונית שקיימת בחלל העיקר לא להפרד מנוסחת ניוטון. אבל לא אכנס לזה שוב.
    נא להגיב בעדינות
    שבת שלום תושבי לניאקאה
    סבדרמיש יהודה

  5. אסף

    אז לפי זה כדור הארץ נמצא בקצה שביל החלב שנמצא בקצה laniakea. זה אומר שאנחנו הפרפריה של הפרפריה וכשכבר יגיעו לכאן חייזרים אנחנו נראה להם כמו שבט נידח באמזונאס לעומת שאר תושבי היקום הנאור.

הוספת תגובה

  • (will not be published)