האם ענן של חומר אפל מפציץ אותנו באלקטרונים?

צוות בין-לאומי של מדענים גילו מקור חדש ומפתיע של קרניים קוסמיות: אזור קרוב למערכת השמש המפזר בחלל אלקטרונים באנרגיה גבוהה. כיצד נוצרים האלקטרונים האלה עדיין לא ידוע, אבל אחת ההשערות כבר מעוררת עניין: חומר אפל

לא מאירן... קרניים קוסמיות מפציצות אותנו כל הזמן ומכל הכיוונים. המאייר האמריקאי סיימון סוואדי מאוניברסיטת שיקגו בחר לתאר דווקא את אזורינו...
לא מאירן... קרניים קוסמיות מפציצות אותנו כל הזמן ומכל הכיוונים. המאייר האמריקאי סיימון סוואדי מאוניברסיטת שיקגו בחר לתאר דווקא את אזורינו...

קרנים קוסמיות מחומר אפל?

צוות חוקרים בין-לאומי, שפרסם את ממצאיו בגיליון ה-20 ביוני של כתב העת היוקרתי Nature חקר באמצעות בלונים, המרחפים בגובה רב מעל אנטארקטיקה, את המקורות החזקים והמעניינים ביותר של חלקיקים קוסמיים המפציצים את האטמוספרה שלנו מן החלל. גלאי החלקיקים שגילה את המקור החדש, הקרוי ATIC, נבנה במימון סוכנות החלל האמריקנית, נאס"א. עם שיגורו ציפו החוקרים לגלות את התערובת הרגילה של חלקיקים קוסמיים, פרוטונים ויונים, שאותם תכננו לבחון לעומק. אבל להפתעתם הגלאי איתר גם שפע של אלקטרונים באנרגיה גבוהה.

"זאת תגלית חשובה," אומר חבר הצוות ג'ון וֶפל מאוניברסיטת מדינת לואיזיאנה. "זאת הפעם הראשונה שאנו רואים מקור יחיד של חלקיקים קוסמיים מואצים שאפשר להבחין בו על רקע הקרינה המגיעה מרחבי הגלקסיה."

קרניים קוסמיות גלקטיות מכילות חלקיקים תת-אטומים המואצים למהירות הקרובה למהירות האור כתוצאה מפיצוצי סופר-נובה ואירועים אלימים אחרים. הם מציפים למעשה את שביל החלב וחודרים למערכת השמש שלנו מכל הכיוונים. קרניים קוסמיות מכילות בדרך כלל פרוטונים וגרעינים של אטומים כבדים יותר עם קורטוב של אלקטרונים ופוטונים. במשך חמישה שבועות של ריחוף הבלון בשנת 2000 ובשנת 2003 גילו המדענים 70 אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מעל הממוצע. המספר נשמע נמוך, אבל יש לו משמעות רבה. "זה כמו לראות פתאום 70 מכוניות ספורט על כביש ראשי רגיל," אומר ופל, זה אירוע לא צפוי ומפתיע.

גלאי החלקיקים הקוסמיים מרחף באוויר מעל אנטארקטיקהאבל בכך לא תמה ההפתעה. אלקטרונים מהירים, מאבדים את האנרגיה שלהם בקצב מהיר בעת שהם נעים בחלל. איבודי האנרגיה האלה מתרחשים כשהאלקטרונים מתנגשים בפוטונים באנרגיה נמוכה, או שהם פולטים קרינה בעת שהם מסתחררים בהשפעת השדה המגנטי של הגלקסיה. אלקטרונים באנרגיה גבוהה מאבדים את עודף האנרגיה שלהם לאחר מרחק קצר יחסית של קילופרסק (3,259 שנות אור), ואז הם לא נחשבים יותר לאלקטרונים עתירי אנרגיה. משמעות הגילוי באנטארקטיקה היא שמקור האלקטרונים חייב להיות קרוב, פחות מקילופרסק, ממש שכן של כדור הארץ במושגים גלקטיים. (קוטר שביל החלב הוא 100,000 שנות אור).

לצערם של החוקרים אי אפשר לקבוע באמצעות הגלאי היכן בדיוק מצוי המקור. ראשית, הגלאי התנודד והסתובב ברוחות העזות שבמרומי האטמוספרה, ושנית, גם האלקטרונים היטלטלו בדרכם לכדור הארץ בשל השדות המגנטיים שחצו. לכל היותר יוכלו מדידות עתידיות לגלות את הכיוון הכללי: באיזה צד של השמיים מצוי המקור.

ולכן, נפתח כר רחב של השערות. אולי המקור הוא פולסר קרוב? או מיקרו-קוואסר? או חור שחור קטן בגודל של השמש שלנו? – כל אלה מסוגלים להאיץ אלקטרונים לאנרגיות גבוהות. ייתכן מאוד שמקור כזה מסתתר לא רחוק מאיתנו ולא התגלה עד כה. גילויים של מקורות כאלה היא אחת המשימות של טלסקופ החלל פרמי שנאס"א שיגרה לאחרונה כדי לסרוק את השמיים ולגלות מקורות של קרינת גמא שתחשוף גופים כאלה.

אבל יש אפשרות מרתקת עוד יותר: חומר אפל. על פי התצפיות האסטרונומיות ביקום והחישובים הפיזיקלים אנו רואים רק חלק קטן מן היקום. מסת היקום הנראה קטנה הרבה יותר מן המסה והאנרגיה הדרושות להסבר התצפיות. מכאן הגיעו חוקרים רבים להשערה שמרבית היקום מורכב מחומר ומאנרגיה אפלים. חומר אפל, כשמו כן הוא, אינו פולט אור ואנו יכולים להסיק על קיומו באופן עקיף בשל השפעתו על הכבידה.

קבוצת תיאוריות פיזיקליות המנסה להסביר את החומר האפל (Kaluza-Klein theories) באמצעות קיומם של ממדים נוספים ונסתרים טוענת שכאשר מתנגשים חלקיקי חומר אפל זה בזה הם מתאיינים, כלומר הופכים לאנרגיה טהורה (בדומה להתנגשות בין חומר לאנטי-חומר). ההתנגשויות האלה יוצרות, בין השאר, אלקטרונים באנרגיות גבוהות המתאימים לתצפיות מעל אנטארקטיקה. "אפשר להסביר את הנתונים שלנו בעזרת ההשערה שענן חומר אפל מרחף בקרבת מערכת השמש שלנו," אומר ופל.

לא פשוט להוכיח את ההשערה הזאת. אחת הדרכים היא שהתאיינות כזאת אמורה לפלוט גם קרינת גמא באנרגיות מסוימות. גם כאן אמור טלסקופ החלל פרמי לספק ראיות לכך בשנים הקרובות.

"יהיה המקור אשר יהיה," אומרים החוקרים, "זה הולך להיות מדהים!"

מקור הידיעה מאתר נאס"א

קריאה נוספת

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

51 תגובות

  1. יפה מאד דני .אבל הלחץ הנידרש לסיבוב הגלקסיה הוא זעיר.
    א
    זכור שס"ה הלחץ הנידרש לסיבוב הגלקסיה הוא כמיליונית המיליארדית של אטמוספרה לכל אורכה של הגלקסיה. זה בס"ה לא לחץ גדול שיתכן מאד שיוכל להתקיים. קצת אמונה!.
    בעיקר אם לא נישכח להכניס את האיבר האחרון בנוסחה, N, שהוא מספר המולים.
    שבוע טוב
    סבדרמיש יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן