סיקור מקיף

מדעני מכון ויצמן ניתחו את הרכב היסודות הנפלטים מכוכב נדיר, רגע לפני התפוצצותו

מפני השטח של הכוכבים נושבות רוחות כוכביות, המעיפות לחלל את היסודות המצויים בשכבות החיצוניות. בכוכבים כמו זה שהתפוצץ, רוחות אלה כה חזקות, עד שהן יכולות לסחוף מדי 10,000 שנה מאסה זהה לזו של השמש שלנו.

SN 2013cu
SN 2013cu

גילוי סופרנובה – התפוצצות של כוכב מרוחק – שאירעה לפני מספר חודשים, הניעה אסטרופיסיקאים לצפות במחזה המרשים בעזרת טלסקופים ברחבי העולם. מותו הדרמטי של הכוכב, מסוג נדיר, שמסתו עולה לפחות פי 10 על זו של השמש שלנו, חושף בפני המדענים פרטים מעניינים על החיים של גופים שמימיים מרתקים אלה, ומסייע להשלים פרטים בתמונה המתארת את היווצרותם של היסודות הכבדים ביקום.

כדי להבין את תכונותיו של הכוכב שהתפוצץ זיהו המדענים את תערובת היסודות שנסחפו מפני השטח שלו ממש לפני תחילת ההתפוצצות. פרופ’ אבישי גל-ים, מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה במכון ויצמן למדע, מסביר כי כדי לזהות את הכוכב, יש לבדוק אם החומרים הנסחפים ממנו לחלל מכילים אחוזים גדולים של יסודות כמו פחמן, חמצן וחנקן. יסודות אלה נוצרים בתהליך היתוך גרעיני שמספק את האנרגיה לכוכב. בשמש שלנו, לדוגמה, אטומי מימן – שהם הקלים ביותר – עוברים היתוך ליצירת אטומי הליום, ושם נפסק התהליך. אולם בכוכבים כבדים וחמים יותר ההיתוך נמשך: אטומי הליום מתאחדים ויוצרים אטומים כבדים יותר ויותר – עד אטומי ברזל.

מדענים מאמינים כי כוכבים מסוג זה מורכבים משכבות, בדומה לבצל. היסודות הכבדים ביותר, כמו ברזל, ממוקמים בליבתם, ואילו הקלים יותר יוצרים את השכבות החיצוניות. מפני השטח של הכוכבים נושבות רוחות כוכביות, המעיפות לחלל את היסודות המצויים בשכבות החיצוניות.

בכוכבים כמו זה שהתפוצץ, רוחות אלה כה חזקות, עד שהן יכולות לסחוף מדי 10,000 שנה מאסה זהה לזו של השמש שלנו. בנקודה מסוימת במהלך חיי הכוכב נסחף ברוח כל המימן הקל המרכיב את השכבה החיצונית של הכוכב, ובהמשך נסחפות ממנו גם שכבות ההליום, הפחמן, החמצן והחנקן.
שכבה הנמצאת מתחת לפני השטח של הכוכב מכילה תערובת של מימן, הליום ויסודות כבדים יותר.

שכבה כזו צריכה להיות חיצונית דיה כדי להכיל גם את המימן הקל, ועדיין חמה מספיק כדי לספק את הטמפרטורות הקיצוניות הנדרשות להיתוך גרעיני. מדענים מתעניינים בשכבה זו, משום שבה נוצר החנקן. בניגוד לפחמן, המכיל שישה פרוטונים (שמקורם בהיתוך של שלושה אטומי הליום), או חמצן המכיל שמונה פרוטונים (שמקורם בארבעה אטומי הליום), אטום החנקן מכיל מספר אי-זוגי של פרוטונים – שבעה. כלומר, הוא נוצר בהיתוך של אטומים בעלי מספר זוגי ואטומים בעלי מספר אי-זוגי של פרוטונים – לדוגמה, שלושה אטומי הליום (שני פרוטונים) ואטום מימן (פרוטון אחד). לכן, מדידת כמויות החנקן עשויה לחשוף מה מסתתר מתחת לפני השטח של הכוכב.

בעוד הרוח מעיפה לחלל את השכבות החיצוניות של הכוכב, ליבתו ממשיכה לייצר ולצבור ברזל, עד שהיא כבדה מכדי להיות יציבה. בשלב זה הליבה קורסת בתנועה פתאומית ואלימה, וגורמת להעפת השכבות החיצוניות של הכוכב לחלל – זה הוא אירוע הסופרנובה שבו אנו צופים.

את היסודות שנסחפו ברוח הכוכבית לפני ההתפוצצות הסופית אפשר לזהות רק בחלון זמן קצר ביותר – כיום אחד לאחר הסופרנובה – משום שהקרינה החזקה הנוצרת בהתפוצצות קורעת את האלקטרונים מהאטומים. בעזרת טלסקופים המצוידים בציוד ספקטרוגרפיה ומכוּונים לצפייה בסופרנובה אפשר לזהות את היסודות באמצעות מדידת הספקטרום שלהם – כלומר, האור הנפלט כאשר אלקטרונים מתחברים מחדש עם האטומים שמהם נקרעו. אולם יש לבצע תצפיות אלה במהירות, לפני ששאריות הכוכב המתפזרות במהירות לאחר ההתפוצצות יבלעו את השאריות האחרונות של הרוח הכוכבית, וימחקו את עקבותיו האחרונות של הכוכב הגווע.

המירוץ לצפייה בספקטרום של הסופרנובה הצעירה נפתח בטלסקופים הרובוטיים במצפה “פאלומר” בקליפורניה, שהם חלק מפרויקט רב-לאומי בשם iPTF, בראשותו של פרופ’ שרי קולקרני מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה. טלסקופים אלה מתוכנתים לזהות אירועים חולפים, כלומר, שינויים פתאומיים בשמי הלילה שעשויים להיות סופרנובה חדשה, ולהזעיק את חברי הצוות. בצדו השני של כדור הארץ קיבל את ההודעה ד”ר יאיר הרכבי, שהיה אז תלמיד מחקר בקבוצתו של פרופ’ גל-ים. בעוד המדענים האמריקאים ישנים, הוא העריך את הנתונים, הבין את משמעותם, ויצר קשר עם ד”ר אסף חורש, שהיה אז חוקר בתר-דוקטוריאלי במכון הטכנולוגי של קליפורניה בפסדינה (ומאז הצטרף למכון ויצמן למדע). ד”ר חורש ביצע תצפיות ספקטרוסקופיות באמצעות טלסקופ קק המוצב בהוואי, מערבית לזה שבקליפורניה, ולכן יכול היה להאריך את שעות התצפית בסופרנובה לאחר שהבוקר כבר עלה בקליפורניה. תגובתו המהירה איפשרה לו להקליט את הספקטרום הנפלט של החומרים הנישאים ברוח – 15 שעות בלבד לאחר ההתפוצצות.

בחינת הנתונים שנאספו גילתה לפרופ’ גל-ים, לד”ר הרכבי, לד”ר חורש ולעמיתיהם לצוות, כי הרוח הבין-כוכבית סביב הכוכב שהתפוצץ אכן הכילה כמויות גדולות של חנקן, בדומה לכוכבים מסוג הקרוי וולף-ראייה המוכרים מהגלקסיה שלנו. ממצאי מחקרם מתפרסמים השבוע בכתב-העת Nature. “בזכות היכולת לצפות בסופרנובה זמן כה קצר לאחר הפיצוץ הצלחנו לראשונה למדוד את הרכב היסודות על פניו של כוכב, בדיוק לפני התפוצצותו”, מסביר פרופ’ גל-ים. כעת, לאחר שצוות המדענים הוכיח כי התארגנות גלובלית יעילה והפעלה מתוזמנת של טלסקופים ברחבי העולם מאפשרות לאסוף נתונים על אירועים מהירים, הוא מקווה כי אפשר יהיה לצפות בסופרנובות “צעירות” נוספות. הבנת האופן בו כוכבים אלה חיים ומתים חשובה, לדבריו, לא רק מפני שהיא פותחת לנו צוהר לאופן פעולתו של היקום. “כל היסודות הכבדים ביקום – אלה שמאסתם גדולה מזו של הליום – נוצרו בכבשן ההיתוך של כוכבים גדולים, והתפזרו ביקום בהתפוצצויות סופרנובה. לכן, מקורן של שאלות מדעיות רבות – ביחס לאופן יצירתם של יסודות שונים ותפוצתם בחלל – טמון באותן התפוצצויות המתרחשות ברחבי הקוסמוס”.

5 תגובות

  1. ספקן, לא רק בסוף אלא גם בהתחלה – מעל הכותרת.
    ועוד משהו, נא לבוא בטענות לכל מנהלי השיווק באוניברסיטאות, במכללות, במוזיאוני המדע, במשרדי הממשלה הרלוונטיים – שעושים יד אחת כדי לחסל את אתר הידען ולא מוכנים לתת אגורה, למרות שהקהל רלוונטי עבורם ולמרות שהם הנהנים העיקריים ממנו בחשיפה של המחקרים שלהם לקהל צעיר.

  2. לא ראיתי את הכתבה שאתם מדברים עליה. אבל לגבי עובדות.
    נניח ומדובר ברכב שחוסך 20% בדלק. ונניח שאתם מוציאים 1000 ש”ח בחודש על דלק. כלומר… הרכב הזה יחסוך לכם בערך 200 ש”ח בחודש שזה 2400 ש”ח בשנה, שזה 24 אלף ש”ח ב10 שנים.
    האם שווה לשלם עוד 30 אלף על רכב כזה?

  3. וכדי להוסיף עלבון,
    כתוב “המציאות מראה כי צריכת הדלק של כלי רכב בעלי גיר אוטומטי נמוכה באופן משמעותי ביחס לאלה האוטומטיים, הן בדגמים גדולים והן בקטנים.”.

    נניח שהכוונה שרכב בעל תיבת הילוכים ידנית חסכוני יותר מרכב בעל תיבת הילוכים אוטומטית. אבל – גם זה לא נכון. למשל, רכבי סוברו אוטומטיים חכוניים יותר מאותם הרכבים בגרסה הידנית. מפתיע, אבל נכון.

  4. מה הופך את הרכבים הקטנים לחסכוניים בדלק
    דמיינו מכונית על שלט ומשאית של 20 טון שתיהן מאיצות לאותה מהירות מי יותר חסכוני ובכן כמו שניחשתם מראש המשאית.
    אם גם עליכם עבדו אל תתביישו להגיב.

  5. אני מתיחס לכתבה אחרת “רכב חסכוני” ששם נסגרו התגובות,
    רק בסוף הכתבה יש את הגילוי הנאות “כתבה זו היא תוכן שיווקי מטעם המפרסמים ועל אחריותם.”
    זאת התנהלות לא תקינה שמזכירה קצת את ידיעות YNET ששם הם מחביאים כתבות מסחריות
    שם אפילו אין גילוי נאות שהכתבה פרסומית,
    זה בהחלט תקין שיהיו כתבות פרסומיות האתר גם צריך להרוויח ולפעמים אני אפילו נכנס כדי להתעדכן
    באינפורמציה מסחרית אם זה נראה מענין ורלוונטי,
    אבל כדי שזה יעשה בצורה נאותה
    צריך להיות ברור עוד לפני הכניסה לכתבה שמדובר בידיעה פרסומית,
    אחרת הקורא מרגיש מרומה, במיוחד מהאתר הזה שאמור להיות מדעי אתה מצפה לאמינות ויושר
    זהו עמוד השידרה של אתר מהסוג הזה זה הלחם, בלי זה אנשים מהסוג שמתענינים במדע לא יבאו לפה
    , משיכה של קורא לתוך כתבה פרסומית בצורה הזאת היא לא תקינה,
    מקווה שזה יתוקן בפעם הבאה שיהיה מידע פרסומי,
    בברכה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.