החללית ‘ניו הורייזונס’ מודדת את כל אור הרקע ביקום במשימת המשך שנועדה לסרוק את האור הנראה ביקום מהאיזור הכי חשוך במערכת השמש
כמה חשוך הוא החשוך? זו לא חידה של ד”ר סוס, אלא שאלה רצינית שמעסיקה אסטרונומים מזה שנים. ההזדמנות הגדולה שלהם הגיעה עם החללית ‘ניו הורייזונס’, שכעת נמצאת מעבר לכוכבי הלכת, במרחק של יותר מ-5.4 מיליארד מייל מכדור הארץ. המרחק הגדול מהשמש מאפשר לה להשתחרר מזיהום אור הנובע מאבק הרקע במערכת השמש שלנו, מה שמאפשר לחללית למדוד את החשיכה של החלל העמוק.
האסטרונומים גילו זוהר שארי המגיע מאלפי גלקסיות רקע הממלאות את היקום. החדשות הטובות הן שאין מקור אחר לאור הרקע שיכול לבלבל את האסטרונומים. ה’ניו הורייזונס’ השלימה מיפוי מלא של האור הנראה. החללית שוגרה בינואר 2006, חלפה ליד כוכב הלכת הננסי פלוטו ביולי 2015, ועברה ליד עצם בחגורת קויפר, ארוקות’, בינואר 2019.
מדידות ה’ניו הורייזונס’ שופכות אור חדש על החשיכה של היקום
כמה חשוך הוא החלל העמוק? אסטרונומים אולי סוף סוף ענו על השאלה הזו באמצעות היכולות והמרחק של החללית ‘ניו הורייזונס’ של נאס”א, בביצוע המדידות הישירות והמדויקות ביותר אי פעם של כמות האור הכוללת שהיקום מייצר.
יותר מ-18 שנים לאחר השיגור ותשע שנים לאחר החקר ההיסטורי של פלוטו, ‘ניו הורייזונס’ נמצאת במרחק של יותר מ-7.3 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ, באזור במערכת השמש הרחוק מספיק מהשמש כדי להימצא באזור בו השמים האפלים ביותר שניתן על מנת לספק נקודת מבט ייחודית למדידת בהירותו הכללית של היקום המרוחק.
הרקע האופטי הקוסמי: הבנה חדשה
“אם תחזיק את ידך בחלל העמוק, כמה אור יאיר אותה?” שאל האסטרונום מארק פוסטמן מהמכון למדעי הטלסקופ בחלל בבולטימור, מחבר ראשי של מאמר חדש המתאר את המחקר שפורסם ב-28 באוגוסט בכתב העת The Astrophysical Journal.
“עכשיו יש לנו הבנה טובה יותר לגבי כמה באמת חשוך הוא החלל. התוצאות מראות שרוב האור הנראה שאנחנו מקבלים מהיקום נוצר בגלקסיות. חשוב לציין, גם מצאנו שאין עדות לרמות משמעותיות של אור שמקורו במקורות שאינם ידועים לאסטרונומים כיום.”
תובנות היסטוריות ואתגרים מודרניים
הממצאים פותרים חידה שמדענים ניסו לפתור מאז שנות השישים, כשהאסטרונומים ארנו פנזיאס ורוברט וילסון גילו שהחלל מלא בקרינה מיקרוגלית חזקה, שהם שיערו שהיא שאריות קרינה כתוצאה מיצירת היקום עצמו. תוצאה זו הובילה לזכייתם בפרס נובל. מאז, אסטרונומים גם גילו עדויות לקרינות רקע של קרני רנטגן, גמא וקרינה אינפרה-אדומה שגם הן ממלאות את השמים.
גילוי קרינות הרקע של האור הנראה – הנקרא באופן פורמלי רקע אופטי קוסמי (COB) – סיפק דרך לסכום את כל האור שנוצר בגלקסיות לאורך חיי היקום לפני שהטלסקופים של נאס”א כמו ‘הָאבּל’ ו’ג’יימס וובּ’ יכלו לראות בצורה ישירה את קרינת הרקע החלשה של גלקסיות באור הנראה.
בעידן הטלסקופים ‘הָאבּל’ ו’ג’יימס וובּ’, האסטרונומים מודדים את ה-COB כדי לזהות אור שעשוי להגיע ממקורות אחרים מלבד הגלקסיות הידועות הללו. אבל מדידת כמות האור הכוללת של היקום היא משימה קשה ביותר מכדור הארץ או מכל מקום אחר בתוך מערכת השמש הפנימית.
“אנשים ניסו שוב ושוב למדוד אותו ישירות, אבל בחלק שלנו במערכת השמש יש יותר מדי אור שמש ואבק בין-פלנטרי שמפזר את האור סביב ליצירת ערפל מטושטש שמסתיר את האור החלש מהיקום הרחוק,” אמר טוד לאואר, חוקר משנה ב-New Horizons ואסטרונום במעבדת NOIRLab של הקרן הלאומית למדע בטוסון, אריזונה, ואחד מהכותבים של המאמר החדש. “כל הניסיונות למדוד את עוצמת ה-COB מהחלק הפנימי של מערכת השמש סובלים מחוסר ודאות גדול.”
תפקיד ‘ניו הורייזונס’ בתצפיות הקוסמיות
כאן נכנסת ‘ניו הורייזונס’ לתמונה, כשהיא נמצאת עמוק בתוך חגורת קויפר ונעה לעבר החלל הבין-כוכבי, מיליארדי מיילים במסעה מעבר לכוכבי הלכת. בקיץ האחרון, סרקה ‘ניו הורייזונס’ את היקום בעזרת מצלמת LORRI שלה, שאספה עשרות שדות תצפית נפרדים, זאת ממרחק גדול יותר פי 57 מהמרחק בין השמש לכדור הארץ.
ל- LORRI יש הגנה מפני השמש על-ידי גוף החללית הראשי – מה שמנע גם מאור השמש העמום ביותר מלחדור למצלמה הרגישה – והשדות המכוונים הופנו הרחק מהדיסק הבהיר והליבה של שביל החלב ומהכוכבים הבהירים הסמוכים.
הבהרת אורו של היקום
החוקרים שניתחו את תצפיותיה של ‘ניו הורייזונס’ השתמשו בנתונים נוספים, שנאספו באור אינפרה-אדום רחוק על-ידי משימת ‘פלאנק’ של סוכנות החלל האירופית, של שדות עם טווח בצפיפות אבק כדי לכייל את רמת הפליטות הללו באינפרה-אדום לרמת האור הנראה. זה איפשר להם לחזות במדויק ולתקן את כמות האור המגיעה משביל החלב המפוזר באבק בתמונות ה-COB – טכניקה שלא הייתה זמינה להם במהלך ניסיון תצפית COB בשנת 2021 עם ‘ניו הורייזונס’, שבו הם העריכו יתר על המידה את כמות האור המפוזר מאבק והעריכו יתר על המידה את כמות האור מהיקום עצמו.
אבל הפעם, לאחר שהביאו בחשבון את כל מקורות האור הידועים, כגון כוכבי רקע ואור המפוזר על-ידי ענני אבק דקים בתוך גלקסיית שביל החלב, גילו החוקרים שרמת האור הנראה הנותרת תאמה לחלוטין לעוצמת האור שנוצרה על-ידי כל הגלקסיות במהלך 12.6 מיליארד השנים האחרונות.
אישוש תיאוריות והארכת משימות
“הפרשנות הפשוטה ביותר היא שה-COB נובע כולו מהגלקסיות,” אמר לאואר. “במבט מחוץ לגלקסיות, אנו מוצאים שם חשיכה ולא יותר.”
“עבודה זו שפורסמה לאחרונה היא תרומה חשובה לקוסמולוגיה בסיסית, ומשהו שיכול היה להיעשות רק עם חללית רחוקה כמו ‘ניו הורייזונס’,” אמר החוקר הראשי של ‘ניו הורייזונס’, אלן שטרן, ממכון המחקר דרום מערב בבולדר, קולורדו. “וזה מראה שהמשימה המורחבת הנוכחית שלנו תורמת תרומות מדעיות חשובות הרבה מעבר למטרתה המקורית של משימת הפלנטות שנועדה לבצע את החקר הקרוב הראשון של פלוטו ועצמים בחגורת קויפר.”
מעבר לפלוטו: מסע ה’ניו הורייזונס’ הנמשך
הניו הוריזונס ממשיכה במשימתה המורחבת השניה של תיעוד עצמים רחוקים בחגורת קויפר, איפיון ההליוספירה החיצונית של השמש והמשך תצפיות אסטרופיזיות מנקודת המבט היחודית והמרוחקת שלה.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
לא הבנתי, אי שם בחלל רחוק ממערכת השמש ומשאר גרמי השמים אפשר לקרוא עיתון? האור מהכוכבים הרחוקים ממש מאיר?