לווינינו לענייני משימות קיצוניות

“קומפטון”. בגלל משקלו (17 טונות) וחלקי הטיטניום שבו, הוא אינו צפוי להישרף כליל, וחלקים ממנו עלולים ליפול על האדמה. לפיכך, אחרי שאחד הג'ירוסקופים שלו התקלקל, החליטו בנאס”א לא לקחת סיכון ולהפילו באופן מבוקר לאוקיינוס

23.4.2000

מאת: אבישי גל-ים

ביוני 2000 עתידה להסתיים פעילותו המדעית של הלוויין
“קומפטון”, שעל סיפונו מורכבים מכשירים הבוחנים את קרינת הגמא
המגיעה ממרחבי החלל. הלוויין, ששוגר על ידי נאס”א בשנת ,1991
נחשב לאחת המשימות המוצלחות והחשובות ששוגרו בשנים האחרונות,
והביא למהפכה מדעית בהבנתנו את היקום.

קרני גמא הן הסוג האנרגטי ביותר הקיים בטבע של קרינה
אלקטרומגנטית. כיום מוכרים סוגים רבים של קרינה הדומים
בתכונותיהם לאור הנראה, אך שונים בכמות האנרגיה שאצורה בהם.
גלי רדיו וקרינת מיקרוגל הם סוגים של קרינה אלקטרומגנטית בעלת
אנרגיה נמוכה יחסית. קרינה תת-אדומה, אור נראה וקרינה על-סגולה
הם סוגי קרינה בעלי אנרגיה בינונית. קרני רנטגן (המכונות גם
קרני X) הן בעלות אנרגיה רבה, וקרני גמא אנרגטיות אף יותר.
כמות האנרגיה האצורה בקרינת גמא עשויה להיות פי עשרת אלפים
יותר מאשר באור נראה.

קרני גמא התגלו על ידי המדענים הראשונים שחקרו את
הרדיואקטיוויות (בני הזוג קירי, למשל). בחומרים הרדיואקטיוויים
אצורה כמות עצומה של אנרגיה גרעינית. אנרגיה זו עשויה להשתחרר
בצורות שונות. כאשר היא משתחררת בצורת קרינה אלקטרומגנטית,
מתקבלת קרינה אנרגטית ביותר, שכונתה על ידי מגליה “קרינת גמא”.

רק אחרי אמצע המאה העשרים התברר כי קרינת גמא מגיעה לכדור הארץ
ממקורות שונים בחלל (קרינה זו מזיקה מאוד לגוף האדם, ולשמחתנו
היא אינה חודרת לאטמוספירה של כדור הארץ). מאוחר יותר, לאחר
הצבתם של גלאים לקרינה זו על גבי חלליות ולוויינים שונים אשר
שוגרו אל מחוץ לאטמוספירה, החלה להתברר חשיבותה לאסטרונומיה.
“קומפטון”, הלוויין האסטרונומי המסיווי ביותר שיוצר מעולם,
שוגר ב-1991 על מנת לחקור תחום זה, שהיה כמעט לא נודע עד
לשיגורו. על גבי הלוויין הותקנו כמה מכשירים שמיפו את קרינת
הגמא מהיקום. אף על פי שתוכנן לפעול במשך שנתיים עד חמש שנים
בלבד, הלוויין פעל ללא תקלות במשך תשע שנים, שבמהלכן הניב
תוצאות מדעיות מהפכניות.

קרני גמא הן כאמור הצורה האנרגטית ביותר של קרינה
אלקטרומגנטית. רק חומר הנתון בתנאים קיצוניים – תחת השפעתם של
כוחות חזקים ביותר, בתאוצות גבוהות או בתנאים של חום ולחץ
עצומים – יפלוט קרינה כזאת. מכיוון שכך, רוב העצמים המוכרים
לנו ביקום, כמו כוכבים או ענני גז, אינם מקורות חזקים של קרינת
גמא. מחקר של מקורות קרני גמא נותן למדענים אפשרות לבחון חלקים
ביקום שהתנאים בהם קיצוניים עד כדי כך, שגם לו היינו מסוגלים
ביום מן הימים לשלוח חלליות מחקר לעומק החלל, לא היינו יכולים
לבקר בהם.

אזורים כאלה מצויים בסביבתם הקרובה של כוכבי ניוטרונים וחורים
שחורים. עצמים אלה מפעילים כוחות כבידה אדירים על חומר הנמצא
בקרבתם. למעשה, התנאים בסביבה זו יוצרים מעין מעבדה ייחודית,
שבה החוקרים יכולים לבחון טוב יותר מבכל שדה שאפשר ליצור
במעבדה או במאיץ על גבי כדור הארץ, כיצד מתנהג חומר המצוי
בשדות כבידה חזקים. חקר קרינת הגמא הנפלטת מאזורים אלה מאפשר
לפיכך לחוקרים לבחון את חוקי היסוד של הפיסיקה.

“קומפטון” הביא למהפכה של ממש בהבנתם של עצמים קוסמיים מרוחקים
הנקראים “בלאזארים” (Blazars). החוקרים מניחים, כי מדובר
בגלקסיות מרוחקות שבמרכזן חורים שחורים עצומים. ככל הנראה נוצר
בסביבה זו שדה מגנטי רב עוצמה, וכמויות גדולות של חומר מואצות
במבנים הנקראים “סילונים” (Jets) למהירויות הקרובות למהירות
האור. מתצפיות שנערכו על ידי “קומפטון” מתברר, שכמות האנרגיה
שנפלטת בקרינת גמא מסילון כזה גדולה מכמות האנרגיה שאצורה
בקרינה שנפלטת מכל שאר הגלקסיה.

לגלאי BATSE המותקן ב”קומפטון” היה תפקיד מפתח במחקר ובהבנה של
אירועים המכונים “התפרצויות קרני גמא” (Ray Bursts Gamma).
בניגוד למקורות שהזכרנו קודם, אשר פולטים קרינת גמא באופן
קבוע, התפרצויות קרינת הגמא הן מקורות קרינה המופיעים לזמן קצר
ביותר (שניות בלבד) ונעלמים. BATSE איפשר למפות את התפלגותם של
מקורות אלה בחלל, והיה הראשון שהצביע על כך שאירועים אלה
מתרחשים הרחק מהגלקסיה שלנו.

הניסיונות לקבוע במדויק את תהליך היצירה של התפרצויות קרני גמא
הוא אחד מתחומי המחקר הפעילים ביותר באסטרונומיה כיום. מידע
שנאסף על ידי “קומפטון” ולוויינים אחרים, בשילוב עם תצפיות
מהקרקע, מצביע על כך, שחלק מהאירועים הללו מתרחשים במרחקים
עצומים והאנרגיה המשתחררת בכל אחד מהם עשויה להיות רבה יותר,
במשך שניות ספורות, מאנרגיית הקרינה של כל שאר היקום. טבעם
האמיתי של מקורות אלה הוא עדיין חידה, “שאלה פתוחה”
באסטרופיסיקה.

ההחלטה להפסיק את פעילות של “קומפטון” התקבלה בנאס”א בעקבות
תקלה באחד משלושת הג'ירוסקופים המותקנים בו. הג'ירוסקופים הם
מכשירים המאפשרים לבקרי הטיסה לשלוט בתנועת הלוויין בצורה
מדויקת. אם יתקלקל מכשיר נוסף כזה, הלוויין עתיד לסטות ממסלולו
ללא שליטה ולהיכנס לאטמוספירה של כדור הארץ. מכיוון שהלוויין
כבד מאוד (משקלו כ-17 טונות) וחלקים רבים בו עשויים טיטניום,
מתכת עמידה ביותר, הוא אינו צפוי להישרף כליל באטמוספירה,
וחלקים ממנו עלולים ליפול על פני האדמה. כדי לא להסתכן בכך
ששברי הלוויין יגרמו לנפגעים החליטו ראשי נאס”א להטות את
הלוויין ממסלולו באופן מבוקר, כך שיתרסק אל תוך האוקיינוס השקט
מדרום להוואי.

המדענים החוקרים את קרינת הגמא ייאלצו להיפרד מקומפטון, אולם
לא יישארו ללא מקורות מידע. הלוויין HETE-2 למחקר של התפרצויות
קרני גמא עתיד להיות משוגר בסוף השנה הנוכחית, ובשנת 2005 צפוי
שיגורו של לוויין “הדור הבא” של נאס”א למחקר של קרינת גמא –
.GLAST במקביל, התפתחו בשנים האחרונות טכניקות חדשניות למחקר
של קרינת גמא מהקרקע, אף על פי שקרינה זו אינה חודרת את
האטמוספירה. על שיטה חדשה זו והשלכותיה – באחת הכתבות הבאות.
{הופיע בעיתון הארץ, 23/4/2000{