שאלה של חיים ומוות: איך מתפוצצת סופרנובה

לאחר שהתברר שסופרנובות הן המפתח להבנת "האנרגיה האפלה" שקורעת את החלל, הפכו הן עצמן לאחד היעדים העיקריים של חקר היקום

דניס אוורביי, הארץ, חדשות וואלה!

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/super131104.html

בכל שנייה בערך, במקום כלשהו ביקום, מתפוצץ כוכב לרסיסים וזוהר לרגעים ספורים באור גדול פי כמה מזה של מיליארד שמשות.

איש אינו מבין כיצד למעשה מתרחשים אירועים אלה, מהאלימים ביותר בטבע. אולם עד לאחרונה הם לא עוררו עניין מיוחד, אלא בקרב העוסקים בתחום המסתורי המוכר בשם אסטרופיסיקה גרעינית. באחרונה, כפי שמלמד המדע המודרני, קיבלו הסופרנובות מעמד של אירועי מפתח בתולדות היקום.

אסטרונומים שעשו שימוש בסופרנובה מסוג מסוים, המכונה 1a, לציון מרחק קוסמי, הגיעו למסקנה ש"אנרגיה אפלה" מסתורית מפתלת וקורעת את החלל. בעקבות התגלית, שעוררה מהומה רבתי בעולם הפיסיקה והקוסמולוגיה, גורל היקום, או לפחות הידע שיש לנו עליו, אינו בטוח. הצורך בהבנת סופרנובות נהפך לחיוני ביותר.

בניסיון להבין את ההתפוצצויות האלה האסטרונומים פועלים בחזיתות רבות. הם סורקים את השמים כדי לגלות עוד ועוד אירועים, בוחנים את שרידי הסופרנובות העתיקות בחיפוש רמזים לנסיבות מותן ורותמים רשתות של מחשבי על לצורך חישוב, רגע אחר רגע, של ההתרחשויות בלב לבו של הגיהנום.

התוצאות הביאו להתקדמות, על פי העיקרון "שני צעדים קדימה, צעד אחד אחורה", ועודדו את האסטרונומים להאמין שהם נמצאים בדרך הנכונה מבחינה תיאורטית. אבל הן גם הדגישו את הסיבוכים הכרוכים במחקר ועוררו תהיות כאשר היה צורך לקבוע את פרטי ההתרחשות בעת ההתפוצצויות.

בחודש שעבר הודיע צוות אסטרונומים בינלאומי, בראשות ד"ר פילאר רואיס-לפואנטה מאוניברסיטת ברצלונה, על גילוי כוכב המתרחק מאתר התפוצצות סופרנובה שעליה דיווח ב-1572 האסטרונום טיכו בראהה. סופרנובה זו, שהופיעה כ"כוכב חדש" בקבוצת הכוכבים קסיופיאה, היא אחת הראשונות שנחקרו על ידי אסטרונומים. היא סייעה בהפרכת קביעתו של אריסטו, שלפיה "השמים מעל לירח אינם משתנים".

הכוכב שהתגלה היה ככל הנראה בן לווייתו של הכוכב שהתפוצץ. גילויו תומך בתפישה המקובלת, שלפיה התפוצצויות כאלה מתרחשות במערכות כפולות-כוכבים כאשר אחד מהם, הצובר חומר מהשני, מגיע למאסה קריטית ומתפוצץ.

בד בבד טענו אסטרופיסיקאים המפעילים רשת מחשבי על לצורך הדמיה של סופרנובות, כי הצליחו, בפעם הראשונה, להראות כיצד כוכב כזה עשוי להתפוצץ.

ב-300 שעות חישוב שנעשו במרכז האסטרופיסיקלי להבזקים תרמו-גרעיניים באוניברסיטת שיקגו, הידוע גם בשם מרכז "פלאש", צפו המדענים בבועות תרמו-גרעיניות שעלו ממעמקי הכוכב כמדוזה קטלנית, נכרכו על פניו והתנגשו זו בזו בנפץ אפוקליפטי שלדברי הד"ר דונלד לאמב היה "מוזר וחדשני לחלוטין". התוצאות שהושגו בשיקגו יוכלו להסביר לא רק את התפוצצות הכוכבים, אלא גם מדוע ההתפוצצויות דומות זו לזו כמעט לחלוטין. הדבר יאפשר לאסטרונומים לכייל את מדידות האנרגיה האפלה.

מומחים רבים טוענים כי הדמיות מחשב מסוג זה נחשבות יותר ל"התחלה מוצלחת" מאשר לתשובה סופית. הד"ר קרייג וילר מאוניברסיטת טקסס הגדיר את עבודת המרכז "חישוב אמיץ", אך הוסיף כי עדיין חסרים פרטים רבים. "איני חושב שזהו סוף הסיפור", אמר.

המומחים משרטטים שני תרחישים אפשריים המובילים לסופרנובה מסוג 1a. שניהם מתמקדים ב"ננסים לבנים": כוכבים בגודל ממוצע, כמו השמש שלנו, שניצלו את מאגר הדלק התרמו-גרעיני שלהם (מימן והליום) – ומתים. לפי התרחיש הראשון, שני ננסים לבנים מתמזגים ומתפוצצים. במקרה כזה לא נשאר להם שריד. התרחיש השני מדבר על מערכת כפולה שבה יש ננס לבן וכוכב "חי". הננס הלבן סופח חומר מבן הלוויה שלו עד שהוא מגיע לגבול המוכר כמאסת צ'נדראסקר – פי 1.4 ממאסת השמש. בנקודה זו הלחץ וצפיפות החומר בננס הלבן גדולים דיים כדי להציתו מחדש. התגובות התרמו-גרעיניות, אומרים המדענים, מתפשטות כלפי מעלה תוך הפיכת הפחמן והחמצן למרכיבים כבדים יותר, שקורעים את הננס הלבן לגזרים שעה שבן לווייתו מתעופף מהמקום.

עד לאחרונה הראיות לדגם השני של היווצרות סופרנובות היו מעטות (יש לציין שגם העדויות לדגם הראשון אינן רבות). הסופרנובה של טיכו בראהה חשפה ראיה חדשה לדגם שלפיו הננס הלבן סופח חומר מכוכב והופך לפצצה. הכוכב דמוי השמש שגילו החוקרים – החשוד כתורם החומר לננס הלבן שהתפוצץ – נע במהירות גדולה פי שלושה ממהירות שכניו, הרחק ממסלולו הקודם סביב הננס הלבן. לכוכב המדובר היו כל המאפיינים של "תורם חומר", אך הזיהוי לא היה מוחלט. לדברי הד"ר אלכס פיליפנקו מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, "ייתכן שהכוכב עבר במקרה באזור ושהוא אינו קשור לסופרנובה".

אפשרות קלושה, לדעת אסטרונומים, היא שמעקבים נוספים יגלו שאפר הסופרנובה מזהם את השכבות החיצוניות של הכוכב. אולם נראה שהציפייה גדולה מדי, אמר הד"ר סטן ווזלי מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז. לדבריו, נראה שההתפוצצות פיזרה את השכבות החיצוניות של הכוכב, כולל האפר, הרחק בחלל. "מדובר בכוכב שהיה סמוך, או בתוך, ההתפוצצות התרמו-גרעינית הגדולה ביותר ביקום, של 2.5 מיליון-טריליון-טריליון מגה-טון", אמר ווזלי.

אולם פרטי ההתפוצצות, שהתרחשה בתוך כשנייה, עדיין לוטים בערפל. מקור האור שראו האסטרונומים הוא הקרינה ששיחרר ניקל רדיואקטיווי, שנהפך בימים ובחודשים שלאחר הפיצוץ לקובלט ואחר כך לברזל, ושיחרר קרני גמא שפגעו באפר הכוכב המרוסק וגרמו לו לזהור זמן מה.

מכיוון שכל הסופרנובות מסוג 1a נוצרות באותה צורה, ניסו האסטרונומים לנצלן כ"נרות סטנדרטיים" – עצמים שבהירותם ידועה ולכן אפשר להשתמש בהם כדי למדוד מרחקים עד לקצווי היקום. אולם הסופרנובות אינן דומות דיין. ההבדלים בעוצמת האור שלהן יכולים להגיע לכ-40%. עובדה זו עשויה להוכיח את עצם קיומה של האנרגיה האפלה ואת האצת התרחבות היקום, אך באלה אין די כדי לספק פרטים חד-משמעיים על עוצמתו של הכוח המוזר ועל השתנותו במרחב הזמן הקוסמי.

כדי לצמצם את האי-ודאות במדידות, צריכים האסטרונומים לדעת כיצד או אם להכניס תיקונים בחיפוש אחר שינויים בסוגיות כמו גילו והרכבו הכימי של הננס הלבן. הבעיה היא שננס לבן יכול לבעור בשתי צורות – כלהבה או כהתפוצצות, שבה החלקים השרופים מתפזרים כגל הדף.

בעשור האחרון פותחו תיאוריות רבות, שלפיהן הננס הלבן עשוי לבעור כלהבה זמן מה, להתרחב לאטו ולהתפוצץ כאשר צפיפות החומר בו יורדת לרמה הנדרשת לייצור כמות הניקל המתאימה. "הדייסה חייבת להיות בטמפרטורה הנכונה", אמר הד"ר וילר. אף אחד מהמודלים אינו צופה מדוע או מתי יתפוצץ הכוכב. על המדענים להתייחס לדבר בחישוביהם. מציאת הגורם הטבעי לפיצוץ היא הפרס במקצוע שלנו, אמר וילר, שהזכיר כי יצרניות המכוניות הוציאו מיליונים כדי לפתור את בעיית ההצתה.

על פי מסר שהעביר הד"ר ווזלי בדואר האלקטרוני, "הבנת הסיבה לפיצוץ סופרנובה מסוג 1a היא אחד הדברים המסובכים ביותר בעולם". בו בזמן, סופרנובות אמיתיות מאיימות לבלבל את התיאורטיקנים. הפחמן שבמרכז הכוכב עשוי לבעור ללא להבה לפני שהוא מתכלה ונהפך לחומר שונה מניקל. כך מתברר מתצפית שערך הד"ר ווזלי על שתי סופרנובות, בעזרת הטלסקופ הענק בסרנה שבצ'ילה. הראיות קלושות, אולם ייתכן שאפשר יהיה לפרשן כשוללות את המודלים הקיימים, אמר הד"ר וילר. אבל הוא לא מתייאש. "הגענו רחוק", אמר והוסיף, בהתייחסות לבעיית ההצתה, "היה עלינו לעשות דרך ארוכה לפני שהבנו שזה העניין".

ידען אסטרופיסיקה 2 – כוכבים וגלקסיות

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~2455753~~~97&SiteName=hayadan

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

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן