אוניברסיטת תל אביב שותפה למחקר בינלאומי על גורל המימן ביקום

אבי בליזובסקי

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/tauarecibo100205.html

גדול טלסקופי הרדיו של כדור הארץ, ששוכן במכתש טבעי באי פוארטו ריקו (Puerto Rico) בים הקריבי, הוא הצלחת הענקית של ארסיבו (Arecibo). משטחי המתכת הענקיים, שמעוקמים לצורה כעורה, מרכזים את קרינת הרדיו מהיקום לעבר "חוות מקלטים" שנמצאת בגובה של כמעת 170 מטר מעל לקרקע. הצלחת מכסה שטח גדול יותר משל מגרש כדורגל; קוטרה 305 מטרים וכושר האיסוף של האנרגית גלי הרדיו שלה עולה בסדר גודל או יותר על זה של כל טלסקופ רדיו אחר. בימים אלה מתחיל שם אחד המחקרים המלהיבים של עולם האסטרונומי: ניסיון להתחקות אחר תולדות היווצרות הכוכבים ביקום במיליארד השנים האחרונות. במחקר זה ימופה המימן הניטרלי בשטח שמיים של 7000 מעלות מרובעות, כאשר עומק התצפית מגיע למרחק של 800 מיליון שנות-אור מאיתנו. בראש המחקר עומדים הפרופסורים מרתה היינס (Martha Haynes) וריקארדו ג'יובנלי (Riccardo Giovanelli) מאוניברסיטת קורנל בארה"ב.

החל ממחצית שנת 2004 פועלת במוקד צלחת הטלסקופ מצלמת רדיו המכונה "אלפא", שמייצרת תמונת רדיו בת 7 פיקסלים [יחידות תמונה]. בתמונות ניתן למדוד בו-זמנית עם עצמת הקרינה ואת מרחק מקור הרדיו מאיתנו ע"י מדידת מהירות. היעילות הגבוהה של המצלמה החדשה מאפשרת, בפעם הראשונה, תכניות למיפוי שמימי נרחב בתחום הרדיו. פרויקטי מיפוי שמיים בוצעו עד עכשיו בתחומי קרינה של אור נראה, אור תת-אדום, קרינת X וגאמא, אך כמעט ולא בתחום הרדיו. הפרויקט הנוכחי שמכונה ALFALFA מהווה שיתוף פעולה של 38 מדענים מ-10 מדינות (ארה"ב, צרפת, בריטניה, איטליה, ספרד, ישראל, ארגנטינה, צ'ילה, רוסיה, ואוקראינה). דר' נח ברוש, מנהל מצפה הכוכבים ע"ש וייז של אוניברסיטת תל אביב, הנו חבר בצוות ההיגוי של הפרויקט ומרכז את מחקרי המעקב בתחומי קרינה אחרים אחר תגליות הרדיו.

האסטרונומיה בתחום הרדיו התפתחה לאחר מלחמת העולם הראשונה, כאשר מתקני מכ"ם צבאיים הוסבו למשימות אזרחיות. אחת התגליות, שהוכחה במהלך השנים כחשובה ביותר, הייתה של האסטרונום ההולנדי וון דר הולסט (van der Hulst). אטומי מימן קרים פולטים קרינה בתחום גלי הרדיו, קו ספקטראלי באורך גל של 21 ס"מ (תדירות קרובה ל-1420 מגה-הרץ)! ממצא זה אפשר מיפוי של הגז האטומי שביל החלב ומזה נלמד על מבנה הגלקסיה שלנו. בעשורים האחרונים התברר שקיימים שבילי חלב רבים, שממלאים את היקום. כלי המחקר שגילה וון דר הולסט מאפשר מדידה של כמות המימן בגלקסיות אחרות. המימן הנו היסוד הנפוץ ביותר ביקום ומהווה חומר-גלם ל-"בריאה" המתרחשת ביקום-כוכבים חדשים נבנים מתוך עננות גז, שרובן מימן. כמות המימן בגלקסיה אחרת מהווה מדד לכושר הגלקסיה לייצור כוכבים בעתיד הקרוב, במיליארד השנים הבאות.

עד היום, מדידות כמות המימן בגלקסיות התמקדו בגלקסיות מסוימות שלעברן בוצעו המדידות. רק לפני כחמש שנים בוצע המחקר הראשון שבחן קטע שמיים גדול מבלי להתמקד בגלקסיה (אופטית) זו או אחרת. מחקר ראשון זה בוצע עם טלסקופ רדיו אוסטרלי; המחקר החדש שהתחיל בימים אלה בארסיבו יהיה רגיש פי 8 מזה האוסטרלי ומפות השמיים בקרינת המימן שייצור יראו פרטים עדינים פי ארבע. כושר מיפוי מעולה זה, בצירוף הרגישות הגבוהה לאותות רדיו חלשים במיוחד, מאפשרים ניסיון גילוי של גלקסיות "אפלות", בעלות מסה נמוכה שרובה מימן, אך גופים שלא הצליחו עדיין להפוך חומר גלם זה לכמות משמעותית של כוכבים. עקב כך, בהירותן בתחום האור הנראה נמוכה ביותר ודרושה יכולת מיוחדת כדי לגלות את המרכיב האופטי שלהן.

המחקר החדש שהחל כעת אמור להימשך מספר שנים עד להשלמתו. מצפה הכוכבים ע"ש וייז של אוניברסיטת תל אביב, הפועל במצפה רמון, ישמש כאחד המכשירים לבחינה מעמיקה של מקורות הרדיו שיתגלו במחקר. חשובה במיוחד היכולת שפותחה במצפה הכוכבים בעשור האחרון, המאפשרת מיפוי קרינת האור של אטומי המימן חמים, שהופכים מיוני מימן לאטומים ניטרליים: תהליך זה גורם לפליטת אור חזקה בקו הספקטראלי Hα, אור אדום שמודד את כמות הכוכבים שנוצרו בעשרות מיליוני השנים האחרונות. הציוד במצפה הכוכבים מאפשר מיפוי יעיל של נתון זה ברבות מהגלקסיות שיתגלו. יחד עם המידע לגבי כמות המימן הכללית שנמדדת בארסיבו, ניתן כך ללמוד על קצב התהליך של הפיכת גז המימן לכוכבים ומזה לגזור על לתולדות היווצרות הכוכבים בגלקסיות מסוגים שונים במיליארד השנים האחרונות. כאשר יתווסף לזה מימד המידע מהאור העל-סגול, שאמור להימדד ע"י טלסקופ החלל הישראלי TAUVEX של אוניברסיטת תל אביב (נבנה בחברת אל-אופ במימון משרד המדע והטכנולוגיה וסוכנות החלל הישראלית), שנמצא בהכנות לשיגור ב-2006, ניתן יהיה ליצור תמונה שלמה יותר של היווצרות והתפתחות הגלקסיות.

למידע נוסף:
אתר האינטרנט של פרויקט מיפוי הגלקסיות http://egg.astro.cornell.edu/alfalfa
אתר מצפה הרדיו של ארסיבו http://www.naic.edu/

הצלחת הענקית של ארסיבו מרכזת את קרינת הרדיו לעבר מקלטים שנמצאים בכיפה (מעל מרכז הצלחת בצד שמאל), שמוחזקת בגובה של 170 מאר מעל לקרקע. (לחצו להגדלת התמונה לגודל פוסטר)

מראה אחר של הצלחת הענקית של ארסיבו. הגודל העצום של המבנים מודגש ע"י מנחת המסוקים, משמאל וקרוב ממרכז הצלחת, ולידו שתי מכוניות נוסעים. הצלחת בנויה בתוך מכתש טבעי בקרקע. באדיבות מצפה הרדיו של ארסיבו, מעבדה של הקרן הלאומית למדע של ארה"ב (לחצו להגדלת התמונה לגודל פוסטר)

ידען האסטרופיסיקה – היקום
מצפה הכוכבים ע"ש וויז
מצפה וויז – באסטרופדיה

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~79772494~~~60&SiteName=hayadan