האם סופרנובה היא המקור למתכות הכבדות על פני כדור הארץ?

כשמונים אחוזים מהיסודות הכבדים ביקום נוצרו, ככל הנראה, כתוצאה מכוכבים קורסים, צורה נדירה אך עתירת יסודות של התפוצצות סופרנובה בעקבות קריסה כבידתית של כוכבים גדולים ועתיקי יומין שמסתם פי שלושים ממסתה של השמש שלנו

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

מחקר חדש מציע כי מרבית מהמתכות הכבדות הנמצאות בכדור הארץ נפלטו מתוך סוג של התפוצצות כוכב שהחוקרים די העלימו עין ממנו הקרוי בשם ‘כוכב קורס’ (collapsar)
בעקבות ממצא מדעי שעשוי לשנות לחלוטין את ההבנה שלנו באשר למקורם של היסודות הכבדים שעל פני כדור הארץ, כמו זהב ופלטינה, מחקר חדש מציע כי מרביתם של יסודות אלו נפלטו והגיעו לכדור הארץ כתוצאה מהתפוצצות כוכב הרחק הרחק בחלל ובזמן.

כשמונים אחוזים מהיסודות הכבדים ביקום נוצרו, ככל הנראה, כתוצאה מכוכבים קורסים, צורה נדירה אך עתירת יסודות של התפוצצות סופרנובה בעקבות קריסה כבידתית של כוכבים גדולים ועתיקי יומין השוקלים פי שלושים ממסתה של השמש שלנו. ממצא זה סותר את ההשערה המקובלת כי יסודות אלו מקורם בעיקר מהתנגשויות בין כוכבי נויטרון או בין כוכב נויטרון לבין חור שחור, מסביר החוקר הראשי. ממצאי המחקר החדש פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי היוקרתי Nature.

המחקר התבסס על מחשבי על שביצעו הדמיות דינמיקה של כוכבים קורסים, כלומר – כוכבים עתיקי יומין שכוח הכובד שלהם גרם להם לקרוס פנימה לתוך עצמם תוך יצירת חורים שחורים. במסגרת המודל שלהם, כוכבים קורסים כבדים החגים במהירות פולטים יסודות כבדים אשר הכמות והתפוצה שלהם “דומים להדהים לערכים הנצפים במערכת השמש שלנו”, אומר החוקר הראשי. מרבית היסודות הנמצאים בטבע נוצרו בעקבות תגובות גרעיניות בכוכבים, יסודות אשר נפוצו במרחבי היקום לאחר התפוצצויות של כוכבים. יסודות כבדים הנמצאים בכדור הארץ ובמקומות אחרים ביקום ואשר נוצרו מתוך התפוצצויות נושנות כוללים החל מזהב ופלטינה, עבור באורניום ופלוטוניום המשמשים בכורים גרעיניים, וכלה ביסודות כימיים יותר אקזוטיים כגון נֵאוֹדִימְיוּם הנמצא במוצרי צריכה כגון מכשירים אלקטרוניים.

עד היום, המדענים סברו כי יסודות אלו נוצרו בעיקר כתוצאה מהתנגשויות כוכבים בהן היו מעורבים כוכבי נויטרון או חורים שחורים. באופן אירוני, אומר החוקר הראשי, צוות המחקר שלנו התחיל לעבוד על הבנת הפיזיקה של מיזוגים אלו לפני שההדמיות שלנו נטו לכיוון כוכבים קורסים כמקור ליסודות הכבדים”. “המחקר שלנו אודות המיזוג של כוכבי נויטרונים הוביל אותנו להאמין כי מקורם של חורים שחורים בעקבות סוג שונה של התפוצצות כוכבים עשוי לפלוט יסודות כגון זהב בכמות גדולה יותר מאשר בעקבות המיזוג של כוכבי נויטרונים. הכוכבים הקורסים יוצרים לא רק יסודות כבדים אלא גם הבזקים עוצמתיים של קרני גאמא”.

נדרשות תצפיות אימות למודל

החוקרים מקווים עתה לראות אימות של המודל התיאורטי שלהם על ידי תצפיות מעשיות. החוקר הראשי אומר כי מכשירי אינפרא אדום כמו טלסקופים ארוכי טווח אמורים לאפשר איתור של קרינה שמקורה ביסודות כבדים שנפלטו מכוכבים קורסים הנמצאים בקצות הגלקסיה. “ממצא זה יהיה ראיה ברורה לתהליך,” מסביר החוקר הראשי, ומוסיף שגם אסטרונומים עשויים לאתר עדויות לכוכבים קורסים על ידי צפייה בכמויות ובתפוצה של יסודות כבדים בכוכבים אחרים ברחבי גלקסיית שביל החלב. “הניסיון למצוא את מקור יצירתם של היסודות הכבדים עשוי לעזור לנו להבין כיצד הגלקסיה הורכבה מבחינה כימית וכיצד נוצרה הגלקסיה. הממצאים הללו עשויים לפתור מספר שאלות מהותיות בתחום הקוסמולוגיה מאחר ויסודות כבדים מהווים מחוונים מדויקים”.

השנה אנו מציינים את יובל המאה וחמישים לפרסומה של הטבלה המחזורית של היסודות הכימיים של דמיטרי מנדלייב. מאז ועד היום, מדענים הוסיפו הרבה מאוד יסודות לטבלה המחזורית, יסודות שהוטמעו בהצלחה בספרי הלימוד ובכיתות לימוד ברחבי העולם. בהתייחס לכימאי הרוסי, אומר החוקר הראשי, “אנו מכירים הרבה יותר יסודות מאשר הוא הכיר. מה שמעניין ומפתיע הוא שכעבור 150 שנים של בחינת אבני הבניין הבסיסיים של הטבע, אנו עדיין לא מבינים באופן מלא כיצד יצר היקום חלק גדול מהיסודות המופיעים בטבלה המחזורית”.

תקציר המאמר

הידיעה אודות המחקר

עוד בנושא באתר הידען:

• פרופ’ צבי פירן לאתר הידען: “למערכת השמש היה מזל בעת היווצרותה לקבל עודף יסודות כבדים מהתמזגות קרובה של כוכבי ניטרונים”
• מוצאם של היסודות הכבדים – בהתמזגות כוכבי ניוטרון
• סופרנובות מוזרות חושפות את סודות הכוכבים
• שביל הזהב: תצפית טלסקופ החלל האבל מאששת תיאוריה בת חצי יובל של חוקרים ישראלים המסבירה את מקור הזהב והכסף ביקום