סיקור מקיף

מחקר חדש: מדוע בחלק מהגלקסיות נעדר החומר האפל – המרכיב העיקרי של החומר ביקום?

למרבה ההפתעה, התגלה לאחרונה שהחומר האפל נעדר מהאזורים הפנימיים של חלק מהגלקסיות, במיוחד אלה הגדולות מגלקסיית שביל החלב שלנו, ובעיקר ביקום המוקדם של לפני כעשרה מיליארד שנה

הגלקסיה M87. איור אמן. shutterstock
הגלקסיה M87. איור אמן. shutterstock

אחת מהתובנות המרכזיות של הקוסמולוגיה, שהתגבשה על בסיס תצפיות אסטרונומיות רבות ומגוונות, היא שרוב רובו של החומר ביקום הוא ״חומר אפל״. חומר זה אינו פולט אור כלשהו ולכן אינו ניתן לצפייה ישירה בטלסקופים, אך הוא נמדד באמצעות המהירויות הגבוהות של הגופים המאירים, אשר נגרמות על ידי כוח הכבידה שהחומר האפל מפעיל עליהם. טיבם המדויק של חלקיקי החומר האפל אינו ידוע עדיין, ונעשה מחקר אינטנסיבי במעבדות ובמאיצי חלקיקים בתקווה לזהותם.

למרבה ההפתעה, התגלה לאחרונה שהחומר האפל נעדר מהאזורים הפנימיים של חלק מהגלקסיות, במיוחד אלה הגדולות מגלקסיית שביל החלב שלנו, ובעיקר ביקום המוקדם של לפני כעשרה מיליארד שנה. ״בעיית המסה החסרה״ הפכה להיות ״תעלומת החומר האפל החסר״. באמצעות הטלסקופ האירופאי הגדול בצ׳ילה, ובעזרת טכניקות מתקדמות של אופטיקה אדפטיבית, מדדו אסטרונומים מהירויות סיבוב של גז מימן סביב גלקסיות מסיביות ביקום המוקדם, ונוכחו לדעת שבכשליש מהן חסר חומר אפל. האם התגלית הזו אמורה לערער את הביטחון בקיומו של חומר אפל? או שמא היא מעידה על תכונות לא צפויות שלו?

פרופ׳ אבישי דקל ועמיתיו ממכון רקח באוניברסיטה העברית, מספקים לראשונה הסבר לתעלומה, במאמר מדעי שהתפרסם בכתב העת של החברה המלכותית לאסטרונומיה, במסגרת המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי של חומר אפל. ההסבר משלב שני תהליכים פיסיקליים מוכרים שמקשרים בין החומר האפל ובין החומר הרגיל המאיר באמצעות כוח הכבידה, תהליכים שגורמים לדחיקת החומר האפל אל מחוץ לגלקסיה המאירה.

התרחיש המוצע הוא דו-שלבי. בשלב הראשון, גלקסיות קטנות, שנעות מסביב ולעבר מרכז הגלקסיה הגדולה הנדונה, ״מחממות״ את החומר האפל שבה, כלומר מגבירות את מהירויות התנועה האקראיות של חלקיקי החומר האפל. הדבר מתרחש באמצעות תהליך מוכר של ״חיכוך דינאמי״, שמקורו בכוח הכבידה. מהירויות החלקיקים, שעתה מתקרבות ל"מהירות הבריחה״ מהגלקסיה, גורמות לחומר האפל להיות רגיש יותר לדחיקה מתוך האזורים הפנימיים אל מחוץ לגלקסיה. בשלב השני, רוחות שנפלטות בעוצמה מסביבתו של החור השחור הענק שבמרכז הגלקסיה מעיפות גז (שרובו מימן) מהאזור המרכזי. בכך נחלש כוח המשיכה הפועל על החומר האפל לכוון המרכז, והוא מגיב על ידי התפשטות החוצה מהמרכז אל השוליים שמחוץ לגלקסיה. כך נוצר אזור מרכזי שאין בו חומר אפל, כפי שמראות התצפיות. הכוכבים נשארים באזור זה מפני שמלכתחילה היו בצפיפות גבוהה במרכז, קשורים חזק יותר למרכז הגלקסיה באמצעות הכבידה.   

״התרחיש המוצע מסביר מדוע תופעת החומר האפל החסר מתרחשת בעיקר בגלקסיות מסיביות ובזמנים מוקדמים״, אומר פרופ׳ דקל,  ״אנחנו יודעים ממחקרים קודמים שרק בגלקסיות מסיביות כאלה, ורק בעבר הרחוק כאשר היקום היה צפוף הרבה יותר, הגלקסיות הקטנות המתנגשות עם החומר האפל היו קומפקטיות מספיק למטרת חימום החומר האפל. כמו כן, רק בגלקסיות מסיביות כאלה, ובזמנים מוקדמים, החורים השחורים הענקיים שבמרכזיהן ספחו אליהם חומר בקצב מהיר מספיק, וייצרו מחלקו רוחות עוצמתיות לפני שהוא נבלע בחור השחור עצמו״.

פרופ׳ דקל מוסיף ומציין שיש עתה עדויות תצפיתיות מפתיעות חדשות לחוסר בחומר אפל גם בחלק קטן מהגלקסיות הננסיות. ״הדבר מאתגר אותנו להציע תרחיש דומה, עם השינויים הנדרשים, שיכול אולי להיות האחראי לדחיקת החומר האפל גם אל מחוץ לגלקסיות ננסיות״, הוא מסכם.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

18 תגובות

  1. ישראל ידידי
    הפושינג פועל גם על חלקיקיי הפושינג עצמם והם נעים במידה מסויימת מסביב לשמש ממש כמו כוכבי הלכת ממש כמו שעלים עפים ברוח בלי להרגיש חיכוך כמעט. לכן החיכוך שגילה פיינמן יורגש רק כאשר התנועה תהיה לא בכיוון התנועה הכללית של כוכבי הלכת למשל באנומליה של פיוניר התנועה היא ניצבת למסלולי כוכבי הלכת ולכן מורגש חיכוך מסויים.
    לגבי ההתנגשויות האלסטיות יש לי אי הסכמה עם ניסים ידידנו. הלכתי למכון ויצמן והם הסכימו לעשות ניסוי שלצערי לא הביא לתוצאות ברורות.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  2. יהודה

    לפני שתמצא פיתרון הולם לחיכוך פיינמן וההתנגשויות האלסטיות, יהיה קשה ביותר לקבל את פושינג כהסבר לגרביטציה.

    עדיין אין תגובה מאבי בנושא תגובות אחרונות. אז סופר את המגיבים או מתעלם?

  3. ישראל שפירא היקר!, קול מן העבר,
    מה שלומך??
    אני שמח שהקולות המתנגדים לחומר האפל הולכים ומתגברים ולא רחוק היום שהוא יחלוף מן העולם.
    ולגבי הפתרון שלי לחומר האפל הוא לא קשור בהכרח ליקום הפשוט שלי. מה שעשיתי הוא דבר פשוט , חיפשתי את כל האפשרויות לפיתרון בשיטה מסויימת שלא מזניחה אף אפשרות לפתרון. ס"ה הגעתי ל 20 אפשרויות , וברור שרובם לא נכונים, ואז בדקתי את כולם באלימינציה, ונותרתי עם שתי פתרונות אפשריים:- הפתרון הידוע של גרביטציה עם החומר האפל , ופתרון של הפרשי לחצים הקיים לדעתי בחלל היקום ואינו דורש גרביטציה כלל וכלל וכמובן לא זקוק לחומר ואנרגיה אפלים. ברור שאני מעדיף פתרון פשוט זה.
    כל אחד יכול להחזיק בפתרון שהוא מעדיף.
    כל טוב
    ונא להגיב בעדינות
    סבדרמיש יהודה

  4. יהודה אח סלנו.

    כבר שנים אתה לוחם את מלחמתך (הצודקת! 🙂 ) בחומר האפל.

    אך האלטרנטיבה שלך – היקום הפשוט – סובלת גם היא מקשיים שאינם נופלים מקשיי החומר האפל.

    בעניין אבי – כבודו במקומו מונח ומפעלו מבורך. אך גם אני מרגיש לפעמים שהוא לא לגמרי סופר את המגיבים. מספר פעמים שאלתי אותו בקשר לתגובות אחרונות ולא נעניתי. אז בוא נראה אם הוא ייתייחס עכשיו לנושא או שימשיך להתעלם.

  5. למשתמש האנונימי
    אתה כניראה לא מכיר את אבי בכלל. הוא אוהב מדע ואוהב את האתר הידען ונכון שזה עבודה ללא תמורה הולמת ורק ארם עם אהבה למדע יכול בה להחזיק מעמד. חזק ואמץ אבי!
    סבדרמיש יהודה

  6. למגיב האנונימי שכותב ש "אבי כבר מזמן לא מתיחס למגיבים, לא נראה שאכפת לו מהם או מהאתר." אתה, מה זה טועה ואתה כניראה לא מכיר את אבי בליזובסקי בכלל!. שיחות של שנים עם אבי מביאים אותי רק למסקנה הפוכה. אבי אוהב מדע ואיכפת לו מאוד מה אנו חושבים על האתר. תודה לך אבי בליזובסקי

  7. דבר אחד מוסכם וברור : הגלקסיות אינן נעות במהירות המוכתבת להם ע"י נוסחת הגרביטציה ו/או כמות החומר הניראה- הבריוני הקיימת בגלקסיה. לכן הפתרון לבעייה יכול להיות אחד משתי האפשרויות: או לשנות את כמות החומר בגלקסיה בעזרת חומר נוסף שמופיע היכן שהוא בגלקסיה או להשאיר את כמות החומר אך לשנות במקצת את הנוסחה.
    הפתרון של חומר נוסף מסביר תופעה נוספת של עידוש בגלקסיה אך הוא מחייב לתת לחומר הנוסף תכונות מוזרות כגון חוסר תכונת החיכוך וגם את היותו אפל בילתי ניראה.
    אני חושב שצריך לנסות נוסחה שונה או אחרת.
    סבדרמיש יהודה

  8. אפשר לנסות להסביר תופעות ע"י הנחת קיומם של חלקיקים משוערים זה נעשה עם הנטרינים ואף עם האומגה מינוס שלפרופסור יובל נאמן הזכור לטוב, ועם ההיגס בוזון הידוע. ויש לאפשר מספר שנים לגלות אותם. אבל במקרה של חלקיקיי החומר האפל המצב נימשך מתחילת המאה העשרים ובלי הצלחה יתרה. על המדע לקחת בחשבון את האפשרות לאי קיומם של חלקיקים אלה של החומר האפל, עם כל מה שנובע מכך.

  9. אבי היקר
    שלושת המגיבים האחרונים ממש שוללים כמוני את קיומו של החומר האפל, מדוע אינך מאשר לפרסם את תגובתי? ממש עצוב לחשוב חלילה, שאתר הידען נוקט בצעדים של צנזורה מדעית?, עצוב.

  10. החומר האפל "נעדר" מגלקסיות – כי התיאוריה פשוט שגויה !! אף אחד לא יודה בזה, ומדעני היקום ימשיכו להמציא תיאוריות דימיוניות שאף אחד לא יכול להוכיחן (ולכן גם לא להפריכן). ה'מדענים' ימשיכו בהגיגיהם, ולאף אחד זה ממילא לא משנה…

  11. עוד לא הוכח שקיים חומר אפל וכבר אומרים שהוא לא קיים?

    בונים מגדלים על בסיס לא קיים עדיין

    אולי זה חלק מתכונות החומר האפל? הרי לא ידוע עליו הרבה.

    אולי זה סימן שההסבר ל2 התופעות שונה ואינו דווקא חומר אפל?

    אולי נתחיל בלהפריך או לאשר את קיומו לפני שרצים לבנות תאוריה על גבי התיאוריה של חומר אפל?

  12. אינני פיזיקאי אסטרונום או מדען. אני קורא נלהב של תגליות ומחקרים בתחום חקר היקום. עשרות שנים של מחקר ואלפי תיאוריות מביאת אותנו למסקנה שככול שאנחנו מגלים יותר אנחנו מבינים פחות. יתכן שלעולם לא נבין .בכל יום אנחנו מתבשרים על תגליות שבעצם סותרות את מה שחשבנו.

  13. לא נעים לי אבל מסתבכים לגמרי עם ההיפוטזה של המפץ הגדול
    הרי חייבים להחזיק אותה קיימת אחרת כל המחקרים נופלים
    כל הסברה הבסיסית נופלת
    כפי שפרופסור אבישי דקל בהרצאתו על היווצרות היקום
    מביא שלושה תנאים בסיסיים או שניים שעל פיהם התאוריה מתקימת
    ולו אחד מהם אינו מתקיים התאוריה אינה נכונה
    ולפתע אנחנו רואים שאין אחידות ביקום
    אז איך שהוא צריך לייצב את התאוריה
    אז מנסחים איזה פיתרון
    שסותר את הבסיס שעליו קיימת התאוריה

    אתם לא מאמינים לי שהוא סותר את עצמו
    אז תכתבו ביוטיוב
    אבישי דקל המפץ הגדול
    ןתגיעו להרצאתו

  14. את תחילת המאמר אפשר לקרוא גם אחרת:
    אחת מהתובנות המרכזיות של הקוסמולוגיה, שהתגבשה על בסיס תצפיות אסטרונומיות רבות ומגוונות, היא
    שרוב רובו של החומר ביקום הוא ״חומר אפל״.
    צריך להיות כתוב:
    שרוב רובו של היקום אינו פועל לפי נוסחאות הגרביטציה הידועות!
    ניסיון להסביר בהמשך הכותרת את התנועה הסיבובית האדירה של גלקסיות ספיראליות בעזרת חומר קסום, אבילי והזוי (החומר האפל) הוא לא מדעי ונוגד את הדרישה של פופר שאפשר יהיה להעמיד את הטענה במבחן של נסויי הפרכה!., כי הרי (ציטוט):
    חומר זה (האפל) אינו פולט אור כלשהו ולכן אינו ניתן לצפייה ישירה בטלסקופים" (סוף ציטוט).
    הקביעה הבילתי מוכחת ש: (ציטוט):
    "המהירויות הגבוהות של הגופים המאירים, אשר נגרמות על ידי כוח הכבידה שהחומר האפל מפעיל עליהם"( סוף ציטוט).
    היא רק אחת האפשרויות להסברת המהירות הרבה של החומר הקורן הניראה, ויש עוד 20 אפשרויות אחרות שכניראה רק אחת מהן היא הנכונה. סתם לדוגמר אפשרויות אחרות לא פחות טובות מהחומר האפל הן: שינוי קבוע הגרביטציה G למרחקים האדירים של היקום, הבדלים בין מסה גרביטציונית למסה אנרצית בתנאי הגלקסיות הגדולות, השתנות נוסחת הגרביטציה למרחקים גדולים, השתנות החוק שני של ניוטון בתאוצות נמוכות (תאורית ה "מונד" של פרופסור מילגרום), הפרשי לחצים במרחבי היקום, ועוד ועוד. אני ספרתי 20 אפשרויות והעדפתי אחת. אין שום סיבה שנוסחת גרביטציה שמסבירה בצורה נכונה את תנועת מערכת השמש שגודלה אלפית שנת אור, תדייק בהסבר תנועתן המהירה של גופים, הגדולים פי מיליונים או טריליונים ממערכת השמש. ממש כמו שחמורים (אולי) גוררים עגלות אבל רכבות גדולות נעות אחרת.
    טיבם המדויק של חלקיקי החומר האפל אינו ידוע עדיין, וחבל על המחקר האינטנסיבי במעבדות ובמאיצי חלקיקים הנעשה בתקווה לזהותם, אבל לצערי, הם לא קיימים.
    החומר האפל הוא הטעות המדעית הגדולה ביותר של מדעניי המאה העשרים. הבה ונהיה אמיצים ונישתחרר מטעות זו!!
    נא להגיב בעדינות,
    שנה טובה לכל קוראיי הידען
    סבדרמיש יהודה

  15. רגע – אז איך גלקסיות מסיביות דומות, יותר קרובות אלינו, קיבלו יותר מאוחר את החומר האפל בחזרה???
    נושא החומר האפל מחכה לפריצת דרך רצינית במדידות או חישובים חדשים – או שיראו מהו או שיראו שאינו קיים. יש רשימה ארוכה של טענות שאינו קיים, ויש רשימה ארוכה של טענות על תכונותיו, אבל עדיין אין פריצת דרך.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן