מפה חדשה של שביל החלב תשפר את הבנתנו את הפיזיקה של הכוכבים – ובסופו של דבר כל ההיסטוריה של הגלקסיה
אסטרונומים יחשפו בקרוב מפה חדשה של המציאות הקוסמית. בסוף 2013 שיגרה סוכנות החלל האירופית (esa) את החללית גָאיה למשימה בת חמש שנים של מיפוי השמים בדרגת פירוט חסרת תקדים. עד סוף פעילותה צפויה החללית לקבוע בדייקנות את מיקומם של כמיליארד כוכבים בשביל החלב ובגלקסיות סמוכות, ומערך נתוני המיקום הראשון שהניבה פעילותה כבר פורסם. גאיה סורקת את השמים ברזולוציה גבוהה כל כך עד שהיא מאפשרת לאתר עצמים שגודלם חמש מיקרו־שניות קשת: כגודלו של מטבע קטן על הירח כפי שהוא נראה מכדור הארץ. מצלמה ברזולוציה של מיליארד פיקסלים גם תקבע את מרחקו של כוכב ואת מהירותו בשני ממדים, מידע שיאפשר הבנה חדשה של סביבתנו בגלקסיה.
בעיני קתרין ג’ונסטון, אסטרונומית מאוניברסיטת קולומביה, יצירת מפת הכוכבים הזאת דומה ליצירת המפה הראשונה של יבשות כדור הארץ, מפה שהפכה תמונה מעורפלת של גוף כחול וירוק לעולם שיש בו הרים, נהרות ועמקים. “זה מוזר, אבל כמעט איננו יודעים איך בדיוק נראית הגלקסיה שלנו, לעומת גלקסיות אחרות שעל צורתן יש לנו ידע מדויק יותר,” אומרת ג’ונסטון. היא מסבירה שנראה כמעט בלתי אפשרי לצלם גלקסיה שלמה כשאנחנו מצויים בתוכה, אבל זה בדיוק מה שתעשה החללית גאיה.
רבים ממתינים באי סבלנות למפה המעודכנת. לדברי טימו פרוסטי, המדען הראשי של פרויקט גאיה, ביום שבו פורסמו הנתונים הראשונים, בספטמבר 2016, ניגשו לארכיון המקוון לפחות 10,000 איש. הנתונים כוללים מיקום ראשוני של מיליארד כוכבים (בעתיד אמורים להתפרסם נתונים מדויקים יותר) ואת מרחקיהם ותנועותיהם הצדיות של שני מיליון הכוכבים הבהירים ביותר בשמים. בכל מערך נתונים שיתפרסם בהמשך ייחשפו מרחקיהם ותנועותיהם של כוכבים רחוקים יותר ויותר בגלקסיה, וכך תיווצר מפה הולכת ומתפשטת, כמו אדוות במים, שהשמש שלנו במרכזה.
הממצאים שהתקבלו כבר הביאו לשטף של תגליות. לדוגמה, מדעני גאיה השתמשו בתוצאות הראשוניות כדי לפתור מחלוקת בדבר מרחקן של הפליאדות, צביר הכוכבים המפורסם המכונה גם “שבע האחיות” (ובעברית, כִּימָה). המחלוקת הזאת התעוררה בעקבות מערך הנתונים האחרון שהניב פרויקט המיפוי היפַּרכּוֹס שקדם לגאיה. מחלוקת זו כלל לא הייתה עניין של מה בכך: בלי המרחק הנכון לא יכלו אסטרונומים לקבוע בשום מידה של ודאות את בהירותם של הכוכבים ואת הרדיוסים שלהם. התברר שהמדידה של היפרכוס הייתה שגויה, והמדידה המדויקת הייתה חשובה גם מפני שהפליאדות הן מקרה מבחן להבנה של תהליכי היווצרותם של כוכבים. “התיאוריה לגבי כוכבים צעירים די בעייתית,” אומר פרוסטי. “הם אינם יציבים, ולכן יש הרבה חלופות. כדי למקד את המודלים האלה, התצפיות המדויקות חשובות לנו אפוא מאוד.”
קבוצות מחקר אחרות משתמשות בנתונים חדשים כדי לחקור כוכבים חריגים (אלה שאורם נראה חלש או חזק מדי, או שזזים מהר או לאט מדי). “אסטרונומים חושבים שאנחנו מבינים לא רע איך פועלים כוכבים,” אומר דייוויד ספרגל, אסטרונום מאוניברסיטת פרינסטון. “אבל אני חושד שכשהנתונים שבידנו ישתפרו, נגלה שהתמונה הבסיסית שלנו אמנם נכונה, אבל שיש דברים שחשבנו שאנחנו מבינים אבל שבעצם אינם מובנים לנו.” מיפוי הכוכבים קשור גם בפיזיקה של כוכבי לכת ולכן בפרויקט מעורבים גם אסטרונומים התרים אחרי כוכבי לכת מעניינים המקיפים כוכבים בשביל החלב. גאיה אמנם עדיין לא גילתה עולמות כאלה, אבל מדענים מקווים שבהמשך היא תאתר אלפי כוכבי לכת, או אפילו עשרות אלפים.
על אף האוצר שהגיע לידיהם בספטמבר 2016, אסטרונומים עדיין ממתינים בקוצר רוח לתצפיות הבאות של גאיה. הפרויקט צפוי לפרסם נתונים חדשים עוד ארבע פעמים. “אפשר אמנם לעשות הרבה עבודה מדעית עם מערך הנתונים הראשון שפורסם, אבל זה לא דומה למה שנוכל לעשות בסוף המשימה,” אומר דייוויד הוֹג, אסטרונום מאוניברסיטת ניו יורק. מערך הנתונים המלא, שיושלם ב-2022, יאפשר למדענים להתמודד עם המטרה המדעית המרכזית של הפרויקט: גילוי המבנה של שביל החלב והדינמיקה המתרחשת בו כדי לזרות אור על ההיסטוריה האלימה של הגלקסיה. לדוגמה, חלק מן הכוכבים בשביל החלב נולדו בגלקסיות קטנות יותר שלאחר מכן נבלעו על ידי הגלקסיה המפלצתית שלנו. כעת אפשר לראות את שרידיהן של הגלקסיות הקטנות האלה בצורת זרמי כוכבים חלושים הנמתחים בשמים ומספקים רמזים בדבר לוח הזמנים של התפתחות הסביבה הגלקטית שלנו. “אנחנו מוצאים גלקסיות שהתקיימו בעבר, אנחנו מוצאים את המסלולים שבהם נעו, ואנחנו מוצאים את הכוכבים שהיו חלק מהן. כך אפשר לבנות את סיפור היבלעותן של גלקסיות אחרות על ידי הגלקסיה שלנו,” אומרת קתרין ג’ונסטון.
האמת היא שאי אפשר לדעת מראש מה בסופו של דבר נקבל כשיגיע פרויקט זה לסופו. בנוסף למשימה העיקרית של גאיה היא תצפה גם באלפי עצמים שאינם כוכבים במערכת השמש. ייתכן שהיא תמפה את פיזור החומר האפל בשביל החלב, ואולי היא תקבע את מיקומם של מאות אלפי קווזארים: גרעיניהן הבוהקים של גלקסיות עתיקות. בטווח הארוך תשפר גאיה גם את תצפיותיהם של טלסקופים אחרים מכיוון שבעזרתה ידעו המכשירים האלה לאן בדיוק להביט, אומר פרוסטי. בינתיים מארגן דייוויד הוג “מרוצי גאיה” בניו יורק ובהיידלברג, כינוסים שאליהם מוזמנים אסטרונומים מכל התחומים כדי לחקור את הנתונים בסביבה שיתופית. “אני חושב שהדרך הנכונה לחשוב על זה, והסיבה האמיתית לכך שכולם מתרגשים כל כך, היא שזאת הזדמנות לגלות תגליות,” אומר הוג. “אנשים מתרגשים מפני שזהו עולם חדש. ומערך הנתונים הראשון שפורסם הוא רק מבט חטוף ראשון לעבר העולם החדש הזה.
הנתונים המספריים של משימת גאיה
- 1.5 מיליון קילומטרים – מרחק החללית מכדור הארץ
- פי 50 – הרזולוציה של המצלמה של גאיה בהשוואה למצלמה בטלסקופ החלל האבל
- פי 30 – כמות האור שיכולות המראות הראשיות לאסוף בהשוואה ללוויין מיפוי הכוכבים היפרכוס
- 70 – מספר הפעמים שגאיה תצפה בכל אחת ממיליארד המטרות שלה
