סיקור מקיף

פיצוץ אדיר בחלל פתר תעלומה בת אלף שנה

כשהכוכבים הסתדרו בשורה: כוכב שסיים את חייו בגלקסיה רחוקה והתפוצץ בעוצמה רבה פתר תעלומה אסטרונומית מהמאה ה-11

תיאור + קרדיט לתמונת סופרנובה:  קומפוזיציה של צילומים ממצפה לאס קומברס וטלסקופ החלל האבל של סופרנובת לכידת האלקטרונים SN2018zd (העיגול הבהיר מימין), והגלקסיה בו היא התרחשה, NGC 2146. קרדיט: NASA/STScI/J. DePasquale; Las Cumbres Observatory
קומפוזיציה של צילומים ממצפה לאס קומברס וטלסקופ החלל האבל של סופרנובת לכידת האלקטרונים SN2018zd (העיגול הבהיר מימין), והגלקסיה בו היא התרחשה, NGC 2146. קרדיט: NASA/STScI/J. DePasquale; Las Cumbres Observatory

מחקר חדש בהשתתפות חוקר מאוניברסיטת תל אביב גילה סופרנובה מסוג חדש – סופרנובת לכידת אלקטרונים (Electron Capture Supernova). בעוד סופרנובות כאלו נחזו תיאורטית לפני כ-40 שנה, עד כה לא נצפה מקרה משכנע של אחת כזו ביקום. סופרנובות לכידת אלקטרונים נוצרות מהפיצוצים של כוכבים הכבדים פי 8-9 מהשמש. תגלית זו גם שופכת אור על תעלומת הסופרנובה משנת 1054 שנצפתה ע״י אסטרונומים עתיקים, ושרידיה מופיעים כיום כערפילית הסרטן.

החוקר, ד"ר יאיר הרכבי, הוא אסטרופיזיקאי מהפקולטה למדעים מדויקים ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי Nature Astronomy.

הפרת האיזון בין כוחות מנוגדים

מהי סופרנובה? זהו פיצוץ של כוכב בעקבות הפרת האיזון שקיים בכוכבים במהלך חייהם בין שני כוחות מנוגדים.

כוח המשיכה מנסה לכווץ כל כוכב. השמש שלנו, למשל, מוחזקת נגד כיווץ כזה בזכות קיומה של בעירה גרעינית בליבה שלה, אשר מייצרת לחץ שמתנגד לכוח המשיכה. כל עוד יש בעירה גרעינית, כוח המשיכה לא יצליח לגרום לכוכב לקרוס. אולם, בסופו של דבר, הבעירה הגרעינית מסתיימת, ממש כמו שהדלק ברכב אוזל, והכוכב קורס. עבור כוכבים כמו השמש, הליבה הקרוסה נקראת ננס לבן. החומר הוא כה דחוס, עד שכוחות קוונטיים בין האלקטרונים מונעים קריסה נוספת שלו.

עבור כוכבים הכבדים פי 10 מהשמש, הכוחות הקוונטיים לא מספיקים לעצור את הדחיסה, והליבה ממשיכה לקרוס עד היווצרותם של כוכב נויטרונים או חור שחור, זאת בליווי פיצוץ ענק. בטווח מסות הביניים, ישנם כוכבים שכאשר הם קורסים, אלקטרונים נדחסים (וליתר דיוק, נלכדים) לתוך גרעיני האטומים. במצב כזה, אין אפשרות לכוחות הקוונטיים לעצור את הדחיסה והכוכב קורס ומתפוצץ.

עד כה נצפו שני סוגים עיקריים של סופרנובות: סוג אחד הוא פיצוץ גרעיני של ננס לבן הסופח חומר מבן זוג (כוכב סמוך או כאשר שני ננסים לבנים מתנגשים). ננס לבן הוא ליבה דחוסה שנותרת כאשר כוכב הכבד עד פי 8 מהשמש מסיים את חייו. סוג שני הוא פיצוץ בעקבות קריסת הליבה של כוכב הכבד פי 10 (או יותר) מהשמש, אשר סיים את ה״דלק״ הגרעיני שלו, וקורס לתוך עצמו. מחקר עיוני באסטרופיזיקה שיער כי כוכבים בטווח מסות הביניים (בין 8 ל-10 מסות שמש), יתפוצצו בצורה אחרת, הקשורה בלכידת אלקטרונים.

זו התיאוריה שגובשה בשנות ה-80 על ידי קניצ׳י נמוטו מאוניברסיטת טוקיו, ואחרים. במהלך העשורים שחלפו, אסטרופיזיקאים גיבשו תחזיות לאופן שבו אמור להראות פיצוץ שנוצר כתוצאה מלכידת אלקטרונים בליבת כוכב שקורס. הכוכב אמור לאבד חומר בעל הרכב כימי מסוים בשנים שלפני קריסתו, והפיצוץ עצמו אמור להיות חלש יחסית, לייצר מעט נשורת גרעינית, ולפזר יסודות עתירי נויטרונים.

סופרנובה מסוג שלישי

יאיר הרכבי: צילום: ישראל הדרי
יאיר הרכבי: צילום: ישראל הדרי

במחקר החדש, שפורסם ב-Nature Astronomy, מוצגת הסופרנובה SN2018zd שהתגלתה ב-2018 ע״י האסטרונום החובב קואיצ׳י איטאגאקי מיפן. במחקר השתתף גם ד״ר יאיר הרכבי מהחוג לאסטרופיזיקה באוניברסיטת תל אביב. לסופרנובה הזו, הממוקמת בגלקסיה NGC 2146, יש בדיוק את כל התכונות המצופות מסופרנובת לכידת אלקטרונים, אשר לא נצפו עד כה באף סופרנובה אחרת. כמו כן, מאחר שסופרנובה זו קרובה אלינו יחסית – רק כ-31 מיליון שנות אור מאיתנו – הצליחו החוקרים לזהות את הכוכב כפי שנראה לפני הפיצוץ בתמונות ארכיון שצולמו ע״י טלסקופ החלל האבל. לראיה, גם הכוכב עצמו מתאים לתחזיות של כוכבים שאמורים לעבור סופרנובת לכידת אלקטרונים, ושונה מכוכבים שהתפוצצו כסופרנובות מהסוגים המוכרים.

בעוד סופרנובות אחרות שהתגלו בעבר הציגו חלק מהתכונות המצופות מסופרנובת לכידת אלקטרונים, רק SN2018zd מציגה את כל שש התכונות המתאימות: כוכב בתחום המסות המתאים בטרם הפיצוץ; איבוד חומר לפני הפיצוץ; הרכב כימי מיוחד; פיצוץ חלש יחסית; פיזור של נשורת גרעינית מועטה; פיזור של יסודות עתירי נויטרונים. "תחילה, תהינו מהי הסופרנובה המוזרה הזו", אומר דאיצ׳י היראמטסו מאוניברסיטת סנטה ברברה בקליפורניה, שהוביל את המחקר. ״לאט לאט, הבנו שאפשר להסביר את כל התכונות של הסופרנובות באמצעות תרחיש לכידת האלקטרונים״.

ערפילית הסרטן

ערפילית הסרטן: שיירי הסופרנובה האלה זוהרים באנרגיה המגיעה מכוכב נויטרונים מסתחרר שמניע מערבולת של פלזמה ממוגנטת. מקור: נאס"א.
ערפילית הסרטן: שיירי הסופרנובה האלה זוהרים באנרגיה המגיעה מכוכב נויטרונים מסתחרר שמניע מערבולת של פלזמה ממוגנטת. מקור: נאס"א.

התגלית שופכת אור גם על אחת הסופרנובות המפורסמות ביותר מהעבר. בשנת 1054, התפוצץ כוכב בגלקסיה שלנו, שביל החלב. לפי רישומים סיניים מאותה התקופה, הפיצוץ היה כה בהיר עד כי נראה במשך היום, ובלילה הטיל צל. השאריות של אותה סופרנובה, הקרויות כיום "ערפילית הסרטן", נחקרו לעומק ונמצאו כבעלות הרכב לא שגרתי. שוער כי אותה סופרנובה נבעה מלכידת אלקטרונים, אך מכיוון שהיא התרחשה לפני כמעט 1000 שנה, לא ניתן היה להוכיח זאת. כעת, עם הגילוי של SN2018zd, מתחזקת ההשערה שגם הסופרנובה של שנת 1054 אכן הייתה מסוג לכידת אלקטרונים.

"זה מדהים שבאמצעות כלים מודרניים אנחנו שופכים אור גם על אירועים היסטוריים ביקום" אומר ד"ר הרכבי. "כיום, עם טלסקופים רובוטיים שסורקים את השמים ביעילות חסרת תקדים, אנחנו יכולים לגלות עוד ועוד תופעות נדירות אך קריטיות להבנת חוקי הטבע, בלי שנצטרך לחכות עוד 1000 שנה בין אירוע אחד לשני".

ד"ר הרכבי הוא חבר בפרויקט הסופרנובה העולמי, ועושה שימוש ברשת הטלסקופים לאס קומברס כדי לחקור תופעות משתנות ונדירות כמו סופרנובות, מיזוגי כוכבי נויטרונים, וקריעה של כוכבים ע"י חורים שחורים.

קישור למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

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

9 תגובות

  1. מעניין אם זה יראה כמו כוכב שנשמד כמו ביקום מלחמת הכוכבים. אתם יודעים במלחמת הכוכבים השמידו כמה כוכבים או ע"י כוכבי המוות או ע"י תותח המוות שמחובר למשחתת כוכבים!!!

  2. קריסה ופיצוץ הם הפכים!
    קריסה היא כלפי פנים, והתפוצצות היא כלפי חוץ.
    נא בארו אוקסימורון זה.
    תודה.

  3. לגבי איבוד המסה סביב הקריסה. אסביר על פי האינטואיציה שלי, אבל עלול להיות שאני טועה. אני אמנם פיזיקאי אבל בתחום אחר. אם מישהו מהתחום קורא – מקווה שיתקן אותי אם צריך. לעצם העניין – כאשר אלקטרונים מתמזגים עם גרעינים יורד מספר החלקיקים בגז – במקום שניים, אלקטרון וגרעין, יש עכשיו אחד – הגרעין והאלקטרון הכלוא. בעקבות זה הגז יתכווץ תחת כוח המשיכה והדחיסה תגרום לעליית טמפרטורה ולעליה בפעילות הגרעינית. זה יגרום לפיצוץ שיעיף חלק מהחומר החוצה וחלק ידחס פנימה.

  4. לשאלה לגבי איבוד החומר בסמוך לקריסה. קודם כל דיסקליימר – אני אמנם פיזיקאי אבל לא מהתחום. עכשיו לעצם העניין (על סמך האינטואיציה שלי): כאשר אלקטרונים נלכדים בגרעינים אז היכן שהיו שני חלקיקים (גרעין ואלקטרון) יש עכשיו חלקיק אחד (הגרעין הממוזג עם האלקטרון). כך שעכשיו יש לנו צפיפות חלקיקים קטנה יותר, ולכן פחות לחץ, ועכשיו הכוכב יקרוס פנימיה, יתחמם (דחיסת הכוכב גורמת לחימום), החימום מגביר את הפעילית הגרעינית, זה גורם לפיצוץ שמעיף חומר החוצה אבל גם דוחס חומר במרכז פנימה. מקווה שאני לא טועה, ואם אני טועה, מקווה שמישהו מהתחום יתקן אותי.

  5. אולי גם שם יש אנשים חסרי אחריות שהתחילו מלחמה אטומית עם טכנולוגיה מתקדמת

  6. תודה על ההסבר הברור והבהיר כמו כוכב שאפילו אחת כמוני שלא מבינה כלום בנושא הצליחה להבין. זה פשוט נפלא!

  7. הקריסה בסופר נובה ידועה לאחר פיצוץ כוכב (בקוטר עד בערך 10,000,000 ק"מ . ומעל יוצר קריסה לחור שחור. לצורך השוואה קוטר השמש 1,200,000 ק"מ ). תשובה זו למגיב שביקש שלא מובן לו הפירוש " קריסה "

  8. כתיבה יפה מאוד חוץ מהשימוש במילה קריסה!!! תבדקו את ההגדרה של המילה הזאת!!

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן