מדעני מכון ויצמן זיהו את הכוכב המתפוצץ הגדול ביותר שנצפה מעולם

בהמשך התהליך הפך הכוכב לחור שחור גדול

בתצפית ראשונה מסוגה בעולם, הצליחו מדענים ממכון ויצמן למדע לצפות בהתפוצצות של כוכב שמאסתו גדולה מפי-50 ממאסת השמש שלנו. זהו הכוכב המתפוצץ הגדול ביותר שנצפה מעולם. תצפיות המשך העלו שמרבית מאסת הכוכב קרסה אל תוך עצמה, דבר שגרם להפיכת הכוכב לחור שחור גדול.

כוכבים, כמו בני-אדם, אינם חיים לנצח. למעשה, הדרך שבה הם מסיימים את חייהם קבועה מראש, ותלויה בגודל הכוכב וב"משק האנרגיה" שלו. תהליך הפקת האנרגיה של הכוכבים, ובהם גם השמש שלנו, מתחיל כאשר החום והלחץ בליבת הכוכבים גורמים לגרעיני מימן להתמזג זה עם זה, כך שארבעה גרעיני מימן יוצרים יחד גרעין הליום. אלא שמאסת גרעין ההליום קטנה במעט מהמאסה המשותפת של ארבעת גרעיני המימן שיוצרים אותו. לאן, אם כן, "נעלמת" המאסה החסרה? מתברר שהיא הופכת לאנרגיה לפי נוסחת שוויון המאסה והאנרגיה של איינשטיין E=Mc2. במלים אחרות, מעט מאוד מאסה יוצרת הרבה מאוד אנרגיה.

כוכבים בדומים לשמש שלנו, גומרים את הדלק העומד לרשותם ומסיימים את חייהם תוך כדי התנפחות שקטה יחסית. אבל כוכבים שמאסתם גדולה פי שמונה ויותר ממאסת השמש, יורדים מהבמה תוך הפגנת כעס רב יותר. כאשר כוכב גדול כזה מכלה כמעט את כל המימן שבו, הוא עובר להפיק אנרגיה בתהליכים גרעיניים אחרים, המתחוללים בשכבותיו השונות של הכוכב. בשלב מסוים, לאחר שלבים שונים של מיזוג גרעיני, הופכת ליבתו של הכוכב לברזל, המתפרק לניטרונים ולפרוטונים עצמאיים. תהליך זה גורם לקריסת הליבה (והשכבות הסמוכות אליה) אל תוך עצמה, ולהשלכת שאר החומר של הכוכב, אל החלל, במהירות עצומה. התפוצצות זו, המאירה את מרחבי החלל, קרויה סופרנובה.

סופרנובה משחררת בתוך ימים אחדים כמות אנרגיה העולה על האנרגיה ששיחררה, משחררת ותשחרר השמש שלנו במשך כל חייה. בהירותה של התפוצצות כזאת היא כה רבה, עד שאם היא מתרחשת במרחק מאות שנות אור אחדות מכדור-הארץ, היא עשוייה להיראות כנקודה בהירה ברקיע, גם בשעות היום. באותו זמן ממשיכה ליבתו של הכוכב לקרוס, בתהליך שבו הלחץ הכבידתי גורם להפיכה של פרוטונים ואלקטרונים לניטרונים. בסופו של התהליך נדחסת ליבה שקוטרה כ-10,000 קילומטרים, לכדור צפוף שקוטרו כעשרה קילומטרים בלבד, כך שמתקבל כוכב ניטרונים שארגז רגיל מהחומר שלו שקול כנגד כדור-הארץ כולו.

כאשר הכוכב המתפוצץ גדול עוד יותר, כלומר, כאשר מאסתו שווה לפי-20 ממאסת השמש שלנו, הקריסה שלאחר ההתפוצצות ממשיכה, כך שהמאסה מתרכזת בקוטר כה קטן, וכוח הכבידה שלה כה גדול, עד שאפילו גלי האור אינם מסוגלים להשתחרר ממנו. מכיוון שכך, כוכב שהגיע למצב כזה אינו נראה לעין, מה שהקנה לו את הכינוי "חור שחור".

הסופרנובה האחרונה שנראתה בגלקסייה שלנו, "שביל החלב", התרחשה בשנת 1604. הסופרנובה האחרונה שנצפתה בעין, התרחשה בשנת 1987 בגלקסיה הסמוכה הקרויה "ענן מגלן הגדול". מאז נצפו סופרנובות שונות באמצעות טלסקופים, לווייני מחקר וטלסקופי חלל. אבל כל הכוכבים המתפוצצים אותם ניתן היה למדוד, היו בעלי מאסה שלא עלתה על פי 20 ממאסת השמש שלנו. התיאוריה המקובלת הראתה שגם כוכבים גדולים וכבדים פי עשרות ומאות מהשמש שלנו מסיימים את חייהם בהתפוצצות סופרנובה, ובתהליך הקריסה שלאחריה, שבו הם הופכים לחורים שחורים. אלא שתופעה זו לא נצפתה בפועל, עד למחקרם האחרון של ד"ר אבישי גל-ים מהפקולטה לפיסיקה של מכון ויצמן למדע, ושותפו פרופ' דגלס ליאונרד מאוניברסיטת San Diego State ארה"ב.

ד"ר גל-ים ופרופ' ליאונרד צפו באיזור מסוים בחלל, באמצעות הטלסקופ קק הפועל בפסגת הר מאונה קיאה בהוואי, וכן באמצעות טלסקופ החלל האבל. הם הצליחו לאתר ולמדוד כוכב לפני התפוצצותו כסופרנובה והראו שמאסתו של הכוכב שווה לפי 50 – 100 ממאסת השמש שלנו. לאחר שהכוכב התפוצץ התברר שהחומר שהושלך ממנו בתהליך ההתפוצצות מהווה רק חלק קטן ממאסת הכוכב. ד"ר גל-ים מעריך שרוב חומר הכוכב עבר תהליך של קריסה אל תוך עצמו, שיסתיים בהיווצרות חור שחור. ואומנם, הכוכב שנראה באמצעות הטלסקופים, "נעלם" לאחר ההתפוצצות ואינו מופיע עוד בתמונות חדשות שמצולמות באמצעות טלסקופ החלל. משמעות הדבר היא שהקריסה אכן הושלמה, ושהמאסה הצפופה של ליבת הכוכב מפעילה עכשיו כוחות כבידה כה חזקים עד שאפילו האור הנראה אינו יכול לעזוב את הכוכב, דבר שהופך אותו, ככל הנראה, ל"חור שחור".

לידיעה ביוניברס טודיי, הכוללת גם קרדיט לד"ר גל ים ממכון ויצמן.

לידיעה באתר טלסקופ החלל האבל