האם ליקום יש שלד?

הרשת הקוסמית, אותו חוט מפותל שלאורכו נמצאות הגלקסיות התגלה לראשונה במרחק רב מכדור הארץ – 6.7 מיליארד שנות אור

סימולציה תלת ממדית מראה את מיקום הגלקסיות וחושפת את היקפו של מבנה עצום זה. הגלקסיות הממוקמות במבנה שהתגלה לאחרונה צבועות באדום. גלקסיות הנמצאות לפני ומאחורי המבנה נראות בכחול. צילום: ESO (המצפה האירופי הדרומי)
סימולציה תלת ממדית מראה את מיקום הגלקסיות וחושפת את היקפו של מבנה עצום זה. הגלקסיות הממוקמות במבנה שהתגלה לאחרונה צבועות באדום. גלקסיות הנמצאות לפני ומאחורי המבנה נראות בכחול. צילום: ESO (המצפה האירופי הדרומי)

האם יש שלדים ליקום? מבנים היוצרים את המסגרת שבמסגרתה מבוזרות הגלקסיות? אסטרונומים הצליחו לאתר ריכוז של גלקסיות שלא היה מוכר קודם לכן, במרחק של 7 מיליארד שנות אור מאיתנו, ואשר נראות כמצביעות על מבנה בולט של גלקסיות ביקום הרחוק. תגלית זו מספקת תובנה נוספת על הרשת הקוסמית וכיצד היא נוצרה.

"החומר אינו מפוזר באופן אחיד ביקום" אומר מאסאיוקי טאנאקה מ-ESO, שהוביל את המחקר. "בשכונה הקוסמית שלנו, כוכבים נוצרים בגלקסיות וגקלסיות מתרכזות בצבירי גלקסיות. התיאוריות הקוסמולוגיות המקובלות חוזות רי החומר יתגבש למבנה גדול יותר המכונה "הרשת הקוסמית" (cosmic web), שבה הגלקסיות, ביחד עם חוטים דקים הנמתחים בין חללים ריקים יוצרים מבנה דק אך עצום בממדיו.

החוט הדק המקשר בין הגלקסיות נמצא במרחק של כ-6.7 מיליארד שנות אור מאיתנו ומכסה לפחות 60 מיליון שנות אור. המבנה שהתגלה לאחרונה נמתח ככל הנראה הרחק יותר מעבר לשדה שנבחן בידי צוות המדענים, ולפיכך מתוכננות תצפיות נוספות כדי למדוד באורח מדויק יותר את גודלו.

אורכו של חוט זה מיליוני שנות אור והוא השלד המחזיק את היקום, גלקסיות נאספות סביב חוטים אלה. ויש גם צמתים בין חוטים אלה שנראות כמו מארב חוטים של עכביש עצנק המחכה לעכל יותר ויותר חומר.

המדענים לא מצליחים לקבוע כיצד נוצרו המבנים הללו, אף כי מבנים חוטיים ארוכים נצפים לעיתים תכופות במרחקים קצרים מאיתנו, ההוכחה המוצקת לקיומם ביקום העמוק לא היתה בידינו עד כה.

צוות בראשותו של טאנקה זיהה את המבנה הגדול סביב צביר גלקסיות בתמונה שצולמה קודם לכן. כעת הם השתמשו בשני טלסקופים קרקעיים גדולים כדי לחקור את המבנה בפירוט רב יותר, תוך מדידת המרחקים מכדור הארץ ללמעלה מ-150 גלקסיות, ובדרך זו יצרו מודל תלת ממדי של המבנה. התצפיות הספקטרוגרפיות בוצעו באמצעות מכשיר VIMOS על הטלסקופ הגדול מאוד של ESO, ו-FOCAS על טלסקופ סובארו המופעל בידי המצפה האסטרונומי הלאומי של יפן.

בעזרת תצפיות אלה ואחרות, הצליחו האסטרונומים לבצע מחקר דמוגרפי אמיתי של המבנה, וזיהו מספר קבוצות של גלקיסות המקיפות את צביר הגלקסיות הראשי. ניתן להבחין בעשרות גושים כאלה, כל אחד מהם מאסיבי פי 10 משביל החלב שלנו וכמה אפילו אלפי מונים ממנה – בעוד הם מעריכים את מסת הצביר בערך פי 10,000 ממסת שביל החלב. כמה מהגושים הללו המרגישים את המשיכה של הצביר יפלו לתוכו בסופו של דבר.

"זוהי הפעם הראשונה שבה צפינו במבנה עשיר ובולט ביקום הרחוק" אומר טאנאקה. "אנו יכולים לעבור כעת מדמוגרפיה לסוציולוגיה ולחקור כיצד תלויות התכונות של הגלקסיות בסביבתן, בזמן שבו היקום היה רק בן מחצית מגילו הנוכחי."

עוד בנושא באתר הידען

לידיעה ביוניברס  טודיי

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

43 תגובות

  1. דור,

    נניח שאתה משולש (כלומר צורה דו מימדית) המונח על מעטפת כדור.
    אין לך בעולמך אלא שני מימדים (מאחר שאתה דו מימדי). אבל העולם שלך בכל זאת מתעקם לכדור (תלת מימד). זוהי ה'גיאומטריה' של העולם שלך, כמשולש בעל שני מימדים נמונח על כדור תלת מימדי.
    מעבר לגיאומטריה הזו אין כלום – היא 'הכל' מבחינה פיסיקלית, אבל היא מלאה (על ה'עוקם' שלה, כלומר על 'המעטפת' של הכדור) במשולשים, מרובעים, עיגולים, טרפזים, מחומשים וכו' ואפילו בסתם קטעים ונקודות ,המסודרים באופן מסוים, – ומהוים את 'השלד' שלה.

    עכשיו תתמיר את הדו מימד לתלת מימד ואת התלת מימד לארבע מימד, וקבלת את 'המבנה' (כלומר – ה'גיאומטריה' ) של היקום, ואת ה'שלד' שלו, ותבין גם שאין שום דבר פיסיקלי מעבר ל'מבנה' הזה. המבנה הזה הוא ה'הכל' הפיסיקלי בקנה מידה גדול.

    אשר לשאלה מדוע (ואם בכלל) המבנה המסוים ההוא, ומדוע השלד המסוים ההוא -אין ביד המדע את כל התשובות, נכון להיום, אבל אפשר לעיין בספרות ולנסות להבין את המימצאים הנצפים וההשערות הקשורות.

  2. הכתבה נראית לי מוטעית מהשורש שלה…
    אם יש מבנה כלשהו ליקום,מה יש מחוץ למבנה?ואם הוא עשוי ממבנה למה דווקא מהמבנה המסוים ההוא?

  3. תקשיבו, אם מישהו יכול להסביר לי משהו, נראה לי שהבנתי סוף סוף מה המדענים חושבים על ממד הזמן (בלי קשר לכתבה), הם חושבים שכעת אנחנו מתקדמים בו בלי יכולת לשלוט בזה ואם למשל אני אחזור בזמן לאתמול, אז לא יהיה שם כלום, בגלל שאנחנו וכדור הארץ והכול כבר לא שם (באתמול), הם פה(בהיום, עכשיו)?
    אם מישהו יכול לענות לי על זה אז סבבה.
    תודה

  4. לעמי בכר שלום
    אני אנסה להבין את סודות היקום העקום כמיטב הבנתי, ולהעביר לך את הרהוריי.
    ובכן, ידוע שבמשולש יש 180 מעלות. אבל
    נניח אנו חיים על מעטפת כדור. משולש שמשורטט על כדור זה יש לו יותר מ 180 מעלות.
    ואם יש לנו משולש על פני הכדור הזה וגם את צורתו וסכום הזוויות שלו נוכל להגיע בעזרת מתמטיקה אלמנטרית של תיכון ראלי לקוטרו של הכדור.
    עד כאן הבינות מר ברוך?
    כנ"ל גם ביקומינו הדל, סכום הזוויות במשולש על פי תורת היחסות אינו 180 מעלות ולכן אם יהיו לנו את הנתונים של משולש כל שהוא ביקומינו העקום, נוכל להגיע לקוטרו של יקומינו האהוב.
    כך אני מבין זאת ואם הועלתי לך בתגובתי הכינה, מילאת ליבי אושר!
    שבת שלום לישריי הדרך
    סבדרמיש יהודה

  5. קשה עדיין להבין את מימד הזמן אבל כמו שאני מבין את זה אז העתיד שלנו הוא בעצם העבר של העתיד שלנו והעתיד של העתיד שלנו הוא בעצם העבר שלנו מכן שבשני המצבים מתקיים העבר שלנו לכן עתיד=עבר ובגלל שעבר אכן התקיים אז קיים עתיד. אולי זה קצת קשה להבין אני אנסה להסביר את עצמי באופן יותר מפורט אך קודם אשמח לקבל תגובות לרעיון שהעלתי (זה גם מה שאני מבין מהתאוריה של בוהם).

  6. אשמח לשמוע תגובה על רעיון שעלה במוחי:
    החומר האפל והאנרגיה האפלה שאותם מחפשים הם בעצם "אטומי" המרחב והזמן הנושאים את ומגיבים למיתרים -או להיפך ,המיתרים מגיבים לנוכחותם.קשה להניח כי המרחב זמן יכול להתקיים בפני עצמו ללא חומר בריוני -או אנרגיה, לכן יש כאן כניראה רמה בסיסית יותר של קישוריות שאין לנו כילים לימדוד את "מסת" המרחב – זמן.

  7. עמי, עדיין לא הבנת לגמרי. בתגובתך 34 כתבת "אנחנו על כדור 4 מימדי ורואים רק 3 מימדים, נעים על המעטפת הדו מימדית המעוקמת שלו שהיא בעצם חד מימד (קו) שהתעקם והתעגל" – אנו לא נעים על המעטפת הדו ממדית (אלא בכל שלושת ממדי המרחב) והיא לא בעצם חד ממד שהתעקם (מעגל). אנחנו חיים ומבינים תלת מימד רק מתקשים להמחיש לעצמנו את ההתעקמות (כמו שמתקשים היצורים ההיפוטטיים בממדים הנמוכים. ובתגובה 32 "אם אנחנו לפחות תלת מימדיים אז היינו לכל הפחות צריכים לראות את דו המימדיות של היקום (המעטפת של הכדור)." – אנחנו תלת ממדיים ולא רואים ומבינים ממד נוסף שבו מתעקם המרחב שלנו (ולא שהיינו צריכים לראות דו ממדיות – בלון). 

  8. וסליחה שאני ממשיך להטריד' את מטקבקי הידען – אבל גיגול של "פסיכופיזיקה" מראה שהשם כבר תפוס ע"י דיסציפלינה אחרת.

    מתוך ויקיפדיה: פסיכופיזיקה היא אחד מענפי הפסיכולוגיה, העוסק ביחס שבין הגירויים הפיזיים להם נחשף האדם, ובין התחושות הפסיכולוגיות המתעוררות אצלו כתוצאה מהחשיפה לגירויים אלו. החוקרים בתחום עוסקים בקשר שבין הגירוי האובייקטיבי לבין התחושות הסובייקטיביות שהוא מעורר אצל אנשים, באמצעות מערכות החישה והתפיסה.

  9. כדור – תלת מימד
    מעטפתו – דו מימד שהוא בעצם חד מימד (קו) שהתעקם על עצמו ליצירה של משהו עגול דו מימדי. ואם לכדור הזה יש זמן שהוא נע בו אז יש לנו גם מימד רביעי וכן הלאה.

    עד שלשום לא הבנתי שום דבר מהללו והיום קיבלתי הצצה לתוך פיזיקה מאוד מסובכת ותאורתית שנחקרה במשך עשרות שנים. זה יפה, כי זה כוחו של האינטרנט בשילוב האינסטינקט הבסיסי של בני אדם לשתף מידע.

    אני חושב שיש מקום לפתוח מחלקה משותפת בין פסיכולוגיה לפיזיקה (פסיכופיזיקה) שתחקור את התחום של הבנת הפיזיקה.

  10. האמת היא שהתגובה האחרונה של מיכאל דווקא מאוד מאירה עיניים למרות שהכל כבר נאמר מעלה באופן יותר מפורט. את זה אני דווקא יכול להבין קצת יותר.

    ז"א לעשות אקסטרפולציה למימדים נוספים עם הרעיון של, נניח: אנחנו על כדור 4 מימדי ורואים רק 3 מימדים, נעים על המעטפת הדו מימדית המעוקמת שלו שהיא בעצם חד מימד (קו) שהתעקם והתעגל – לכן למעשה ניתן להבין איך מארבעת המימדים הברורים לנו של מרחב זמן, ניתן לעשות רדוקציה למימד אחד. ואם זה כך אולי גם ניתן לעשות אינדוקציה למימדים גבוהים יותר. הדוגמה הפשוטה ביותר טובה. יחד עם זאת אני מבין שאין ביכולתי לתפוס מעבר למימדי המרחב (ואולי לעיתים גם זמן) ובכדי להתעלות למימדים גבוהים יותר או לכל הפחות נוספים, יש צורך בתורה בלתי אנטואיטיבית כגון מתמטיקה.

    רב תודות

  11. עמי:
    ניסיתי להציג את הדוגמאות מממדים נמוכים יותר רק כדוגמה.
    לא אמרתי שאנחנו על המעטפת הדו ממדית של כדור תלת ממדי.
    הכוונה הייתה שאפשר לקחת את זה גם צעד אחד הלאה ולדבר גם על מעטפת שלשה ממדית של כדור ארבעה ממדי.
    אני מדגיש שמדובר רק בהמחשה ולא בכך שקיים ממד מרחב נוסף על שלשת אלה שמוכרים לך.
    בהמחשה זו, ממש כשם שמעטפתו (מעגל) של כדור דן ממדי (עיגול) נראית לשוכניה כמרחב חד ממדי נטול קצוות וכשם שמעטפתו של כדור תלת ממדי נראית לשוכניה כמרחב דו ממדי נטול קצוות – כך גם מעטפתו של כדור ארבעה ממדי תיראה לשוכניה כמרחב שלשה ממדי ללא קצוות.

  12. אם כן, תודה לכולם. מעגל ולא עיגול. מעטפת כדור ולא הכדור. בכל מקרה זה לא אינטואיטיבי בעבור ביולוג שכמוני. אני מתקשה לתפוס כיצד ניתן להסתכל לארבעת קצוות היקום, לראות שהמרחק שווה מהמקום שבו אני צופה עד לאופק לכל כוון ובכל זאת לדבר על מימד אחד או שניים בלבד כאנלוגיה. אני כן מבין את מה שאמר אריה סתר באשר ליצורים החד והדו מימדיים ועלינו כיצורים תלת (וחצי) מימדיים שלא יכולים לראות את המימדים הנוספים. אבל ללכת אחורה אני לא מבין. יצור דו מימדי רואה גם מימד אחד אבל לא שלושה. אם אנחנו לפחות תלת מימדיים אז היינו לכל הפחות צריכים לראות את דו המימדיות של היקום (המעטפת של הכדור). אבל אנחנו רואים שלושה מימדים על כל העומק שלהם. אני חושב שאנחנו גם מצליחים היום לתפוס מימד זמן, אחרי מאה שנה שבו מדברים איתנו על מימד רביעי.

    על כל פנים, אם אני רוצה לרדת לעמקו של עניין כנראה שאאלץ לקרוא חומר קצת יותר מסודר ולהשקיע מזמני. אני חושש שזה לא יקרה בקרוב מסיבות שקשורות במימד החיים שהולך ומתקצר בכל רגע ובמימד ההספק שהולך ומפגר בכל רגע.

    בברכה ותודה,
    עמי בכר

  13. עמי:
    לא מדובר כאן על ערעור התפיסה האיזוטרופית של היקום.
    התפיסה האיזוטרופית מדברת על קנה מידה גדול מאד – הרי ברור שאם אסתכל לתוך כוכב אתקל בצפיפות חומר גבוהה יותר מאשר אם אסתכל בחלל הריק.
    הרעיון הוא שבקנה מידה גדול מאד – יש איזוטרופיה.
    בקנה מידה גדול מאד גם התמונה המתקבלת מקרינת הרקע דומה בכל כיוון ואפילו אפשר להסיק ממנה על דמיון בתמונת קרינת הרקע שנצפתה ממקומות אחרים ביקום בעבר ולראות שגם היא איזוטרופית (למשל – אפשר לראות שתמונת הרקע שנצפתה מכוכב במרחק מיליארד שנות אור מאתנו הייתה איזוטרופית עד לפחות לפני מיליארד שנה. אחר כך נחשפו לו חלקים של היקום שאנחנו איננו רואים עדיין ולכן איננו יכולים להסיק שתמונת העולם שלו איזוטרופית גם כיום).

    כשאני מדבר על "מעגל" אני מדבר על שפתו של העיגול – הקו המקיף אותו.
    העיגול הוא דו ממדי (ולכן נחוצות שתי קואורדינאטות כדי לציין נקודה על פניו). המעגל הוא חד ממדי (נחוצה רק קואורדינאטה אחת כדי לציין נקודה על פניו).
    כשדיברתי על כדור התכוונתי גם כן לשפתו – כלומר למעטפת שלו.
    בשעה שהכדור הוא תלת ממדי – שפתו היא דו ממדית.

    כפי שאדי כבר אמר, תוכל לקבל תמונה מקיפה אם תקרא את הספר השערת פואנקרה.

    המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה המבוסס על המתמטיקה שהזכרנו כאן על קצה המזלג אכן תואם את כל התצפיות שנעשו עד עתה ולכן אפשר לומר שלא רק הנייר סובל אותו אלא גם הממצאים.

  14. לעמי – עיגול וכדור. א – לא עיגול אלא מעגל ו-ב לא כדור אלא מעטפת כדור. ולאחר תיקון הטרמינולוגיה, להלן ההסבר הפשוט. מעגל הוא בעצם קו שעיקמו אותו לצורת מעגל; מעטפת כדור היא בעצם משטח שכופפו אותו יפה עד שיצר בלון. כך גם המרחב התלת ממדי שלנו מכופף בכיוון מימד רביעי… כשם שיצורים חד ממדיים החיים על קו יתקשו להבין שבעצם הקו שלהם מעוגל (וסגור), וכשם שיצורים דו ממדיים החיים על מעטפת הכדור לא יודעים שבעצם הכל מעוקם – כך אנחנו התלת ממדיים מתקשים לתפוס את ההתעקמות של המרחב.

  15. עמי בכר שלום,
    כפי שכתבתי בתגובה הקודמת שלי, ידיעותי בנושא זה הן כשל 'הדיוט', כלומר אינני מקצוען.

    הנושא ראוי לפי דעתי – למאמר מיוחד, ולא כ"כ ניתן למיצוי מסודר בתגובות, גם מאחר שיש צורך לשרטט שרטוטים לצורך הדגמה והמחשה וגם משום שהטרמינולוגיה מזקיקה פירוט ואריכות מסוימת. אולי מיכאל רוטשילד, שהוא מתמטיקאי וגם ידען בפיסיקה, או מישהו מקצועי אחר, יוכל לכתוב מאמר כזה.

    כשלעצמי, אשמח לשלוח לך בדוא"ל חומר שיש לי בנושא (כולל שרטוטים). תוכל לקבל את המייל שלי מהמערכת.ל אחר מכן – ועל בסיס זה – אפשר יהיה להמשיך בדו שיח או ברב שיח.

  16. תודה רבה למיכאל ולאדי שהשקיעו מזמנם כדי לעזור לי להבין מעט את הטרמינולוגיה. אם הבנתי נכון את תגובותייכם יש בינייהם דמיון די גדול בחלקים מסויימים. יחד עם זאת עלי להודות שוב, בבושה מסויימת, שלא כל כך הבנתי.

    מיכאל,
    האם כתבה זו פוגעת קצת בהנחה שיש באמת איזוטרופיות ביקום? למיטב זכרוני פורסמה אפילו בידען פעם כתבה שמראה מפה או חלק ממפה של קרינת הרקע וגם בה ניתן לראות שיש אזורים כאלה ויש אזורים אחרים עם רמות קרינה משתנות.
    בעניין אחר, אם ניתן, אבקש רק לתת עוד מילה או משפט פשוט שיוכלו לתת לי רמז למה התכוונת שעיגול הוא חד מימדי וכדור הוא דו מימדי. אני רגיל לחשוב עלייהם כדו ותלת מימדיים, בהתאמה. ייתכן מאוד שכאן דווקא הבעיה שלי בהבנה וברגע שאבין למה כדור הוא דו מימדי ועיגול הוא חד מימדי יתבארו הדברים. אתה גם אומר שהמרחבים הללו מצויים בתוך מימדים אחרים ונוספים והשימוש בהם הוא הפשטה לצורך הנוחות של הויזואליזציה שלהם – אם כן, האם מדובר רק בצורה להסביר להדיוטות כמוני איך ניתן לחשוב על היקום ואין לדבר כל אחיזה אמיתית במציאות? או שאלו מודלים בעלי ערך פיזיקלי אמיתי שמתארים את צורתו של היקום? (את עניין האין קצוות ולכן אין מרכז הצלחתי להבין). לבסוף אשאל אם המניפולציות המתמטיות הן בעלות גם כן אחיזה במציאות? אני מבין שניתן לפתח מתמטיקה שתתמוך בריבוי מימדים ותיסגר מבחינה לוגית כתורה מתמטית – אבל האם למעט על הנייר (שכידוע לקוראי הידען, יכול לסבול הכל) הדבר תואם לתצפיות שחורגות מ-4 מימדי המרחב-זמן המוכרים לנו?

    אדי,
    גם אתה השתמשת בטרמינולוגיה שלא מוכרת לי כשאמרת "מרחב תלת מימדי שטוח". אם ניתן להבהיר נקודה זו של איך תלת מימד + מימד הזמן יכול להיות דו מימד – זה וודאי יאיר את עיני. ציפת היקום התלת מימדי על היקום העל מרחבי לא עוזרת לי להבין את המנגנון – אלו מילים בשבילי ואני לא מצליח לראות שם את המשמעות. באשר למה שאמרת בסעיף 2,ב אני אפילו לא שואל. זה כנראה מאוד רחוק מבינתי ומיכולתי. טרמינולוגיה של "שולי מרחק אין סופי" בלתי ברורה לי; אני גם לא יודע למה אתה מתכוון כשאתה אומר פסאודו כדור ואם זה כדור אז למה כשמשטחים אותו או חלק ממנו מתקבל אוכף? למה המרחב מתעקם שם רק ל 2 כוונים ולא לכולם? את החלק האחרון אולי כדי להניח כרגע ולתת לי להשאר בבורותי עד שאבין את הדברים הפשוטים יותר של דו מימד שהוא חד מימד ותלת מימד שהוא דו מימד.

    רב תודות,
    עמי בכר

  17. ה"מפץ הגדול" כתאוריה להתפשטות הזמן והמרחב מגלה בתוכה גם את הראשוניות של התפתחות החומר ובעצם כל מה שנראה לעין האנושית, יכול להיות שמה שהמדענים ראו זה בפעם הראשונה את הגבול שבערך באותו זמן התחיל להיווצר החומר המוכר לנו ביקום (בדומה ואני מדגיש בדומה לגל הדף. לא בצורתו הויזואלית).

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן