האם ריכוז גדול של האנרגיה האפלה בראשית היקום אחראי להאצת התפשטות היקום שהחלה לפני 7 מיליארד שנה ומורגשת היום?

חוקרים ניתחו נתונים של טלסקופי חלל שמדדו את קרינת הרקע הקוסמית והצליחו לנתח את מבנה היקום במאה מיליון השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול

השמים בתחום גלי המיקרו, כפי שצולמו בידי טלסקופ החלל פלאנק של סוכנות החלל האירופית. מבנים מנומרים אלה של קרינת הרקע הקוסמית, האור העתיק ביותר ביקום, נראים בקווי הרוחב הגבוהים במפה. הרצועה שבמרכז היא מישור הגלקסיה שלנו - שביל החלב. צילום: סוכנות החלל האירופית.
השמים בתחום גלי המיקרו, כפי שצולמו בידי טלסקופ החלל פלאנק של סוכנות החלל האירופית. מבנים מנומרים אלה של קרינת הרקע הקוסמית, האור העתיק ביותר ביקום, נראים בקווי הרוחב הגבוהים במפה. הרצועה שבמרכז היא מישור הגלקסיה שלנו – שביל החלב. צילום: סוכנות החלל האירופית.

חובבי מסתורין יודעים שהדרך הטובה ביותר לפתור תעלומה היא לחזור למקום ממנה היא החלה ולחפש אחר עדויות. כדי להבין את תעלומת היקום שלנו, המדענים מנסים לחזור אחורנית ככל שהם יכולים לעבר המפץ הגדול.

ניתוח חדש של קרינת הרקע הקוסמית (CMB) בידי חוקרים במעבדה הלאומית לורנס ברקלי, סייע להם להביט אחורנית לנקודה הרחוקה ביותר בזמן 100 שנה עד 300 אלף שנים לאחר המפץ הגדול ולספק רמזים חדשים למה שעשוי היה להתרחש באותה התקופה שהיא חלק ממה שמכונה "התקופה האפלה של היקום".

"גילינו כי התמונה הסטנדרטית של היקום המוקדם, לפיה הקרינה שלטה והיא הוחלפה מאוחר יותר בחומר, מחזיקה מעמד עד לרמה שבה אנו יכולים לבחון את הנתונים, אך יש רמזים לכך שהקרינה לא פינתה את מקומה לחומר דרך שבה חשנו שהדבר התרחש" אומר אריק לינדר, פיסיקאי תיאורטיקן במעבדות ברקלי וחבר פרויקט הקוסמולוגיה של הסופרנובות. " נראה שהיה שם קורטוב של עודף קרינה שאינו מגיע מפוטונים של קרינת הרקע הקוסמית."
הידע שלנו על המפץ הגדול והשנים הראשונות של היקום מגיע כמעט כולו ממדידת קרינת הרקע הקוסמית – פוטונים עתיקים שהשתחררו כאשר היקום התקרר דיו כדי לאפשר את ההפרדה של חלקיקי הקרינה והחומר. מדידות אלה חושפים כי לקרינת הרקע הקוסמית היתה השפעה על הגדילה וההתפתחות של המבנים בקנה המידה הגדול שאנו רואים ביקום כיום.

לינדר ועמיתיו אלירזה הוג'אטי מהמכון לחקר היקום המוקדם בדרום קוריאה וג'והאן סמסינג ממרכז הקוסמולוגיה DARK בדנמרק (שהיו אורחים במעבדתו בתקופה שבה נכתב המאמר), ניתחו את הנתונים העדכניים ביותר ששוגרו מהלוויין פלאנק של סוכנות החלל האירופי ו-WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) של נאס"א, אשר הצליחו לבצע מדידות ברזולוציה טובה יותר של קרינת הרקע הקוסמית, וכן להפחית את הראש ולכסות את השמים טוב יותר מאשר אי פעם.

"בעזרת נתוני פלאנק ו-WMAP, הצלחנו לדחוף את הגבול אחורנית ולצפות עמוק בהסטוריה של היקום לאיזורים בהם שלטה הפיסיקה של האנרגיות הגבוהות, שעד כה לא היתה לנו גישה אליהם." אומר לינדר."בעוד הניתוח הראה כי הפוטונים של קרינת הרקע הקוסמית המהווים שרידיים של תקופת המעבר שלאחר המפץ הגדול הוחלפו בחומר כפי שצפינו, יש עדיין שונות בנתונים לעומת המודל הסטנדרטי, דבר הרומז על קיומם של חלקיקים יחסותיים מעבר לאור של קרינת הרקע הקוסמית."

לדברי לינדר, החשודים העיקריים כמקור החלקיקים היחסותיים הם גרסאות "פרועות" של נויטרינו, חלקיקים תת אטומיים חמקנים שהם סוג החלקיק השני בתפוצתו ביקום של היום (לאחר פוטונים). המונח "פראי" משמש להבדי בינם לבין חלקיקי הנויטרינו הנפוצים בפיסיקת החלקיקים שאנו רואים כיום. חשודה נוספת היא האנרגיה האפלה, הכוח האנטי כבידתי המאיץ את התפשטות היקום, אותה אנרגיה אפלה שבה אנו צופים כיום.

"האנרגיה האפלה המוקדמת היא סוג של הסבר למקור התאוצה הקוסמית העולה מכמה מהמודלים של פיסיקית האנרגיות הגבוהות" אמר לינדר. "בעוד האנרגיה האפלה ה'קונבנציונלית' כמו הקבוע הקוסמי, מדוללת עד לאחד חלקי מיליארד מכלל צפיפות האנרגיה בזמן שבו נפלטה קרינת הרקע הקוסמית, תיאוריות האנרגיה האפלה הקוסמית מנבאות צפיפות אנרגיה של פי 1-10 מיליון".

לינדר אומר כי האנרגיה האפלה המוקדמת יכולה היתה להיות המניע שגרם שבעה מיליארד שנה מאוחר יותר לתחילת ההאצה הקוסמית. גילויה בפועל יספק בנוסף לתובנות חדשות באשר למקור התאוצה הקוסמית אלא אף עשוי להביא לגילוי עדויות חדשות לנכונות תיאורית המיתרים ותפיסות אחרות בפיסיקה של האנרגיות הגבוהות.

"מדענים כבר החלו בתכנון ניסויים למדידת הקיטוב של קרינת הרקע הקוסמית כדוגמת הטלסקופים POLARBEAR ו- SPTpol. ניסויים אלה יוכלו לאפשר לנו לחקור עוד יותר את הפיסיקה של ראשית היקום" אמר לינדר.

תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת Physical Review Letters

להודעה של החוקרים באתר מעבדות ברקלי

עוד בנושא באתר הידען:

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

24 תגובות

  1. לי דווקא המושג "אי וודאות בתוצאה" זהה למושג "ספק בתוצאה", וזהה למושג "אי דיוק בתוצאה", וזהה למושג "פחות או יותר התוצאה" והכוונה היא תמיד תמיד שזה רק "בערך התוצאה".
    (:))
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  2. ר.ח.

    מתוך ויקיפדיה:
    "לחומר ולאנטי-חומר אותה המסה, עם אותו סימן, ולכן מבחינה כבידתית, אנטי-חומר מתנהג כחומר רגיל."

  3. "אין שום קשר בין אנטי חומר ל-"אנטי כבידה" (אנרגיה אפילה) " – איך אתה יודע?
    " אנטי חומר מושך חומר רגיל בדיוק כמו שחומר רגיל מושך חומר רגיל"- לא נכון. אנטי חומר מושך חומר וחומר מושך אנטי חומר.
    אנטי חומר שמושך חומר בצורת אנטי חומר (כבידה) זה תעלומה.

  4. א. בן נר,

    אין שום קשר בין אנטי חומר ל-"אנטי כבידה" (אנרגיה אפילה) – אנטי חומר מושך חומר רגיל בדיוק כמו שחומר רגיל מושך חומר רגיל, אנרגיה אפילה היא סיפור אחר לגמרי.

  5. יהודה
    שניים כפול פיי הם 6.24 בקירוב. ולא "עם אי וודאות מסויימת".
    נסים
    אף אחד לא שאל או דיבר על מספרין ראשונים. התגובה שלך לא מובנת ואין לה קשר לשאלה.

  6. סבדרמיש יהודה
    הדוגמא שנתת לא נכונה. 2 כפול פיי הם 6.24 בוודאות 0. אל תבלבל בין אי-ודאות לדיוק. אלה דברים שונים בתכלית.
    יש מקומות במתמטיקה שכן אפשר לדבר על אי-ודאות. למשל, בשיטות הצפנה מסויימות צריך מספרים ראשוניים מאוד גדולים. אין דרך מעשית למצוא מספרים כאלה. אבל יש שיטות (כמו רבין מילר) לבדיקה האם מספר הוא ראשוני או לו, ואלה שיטות הסתברותיות. כלומר – השיטה אומרת לך, בהסתברות מסויימת, אם המספר ראשוני או לא.

  7. טוב, לפחות הבנתי את אי ההסכמה העיקרי ביננו. אתה טועה שאין "הוכחה עם אי וודאות" ואני טוען שלא רק שיש, אלא, שכל הוכחה בנושא מדעי נעשית בתנאים מסויימים של אי ודאות.
    הערה- במתמטיקה, הדברים יכולים להעשות לפעמים בלי אי וודאות. לדוגמא חמש כפול שש הם 30 בדיוק בלי אי ודאות אולם שניים כפול פיי הם 6.24 עם אי וודאות מסויימת.
    חוץ מזה, אני שמח לראות אותך שוב מידי פעם במרחב התגובות של הידען.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  8. יהודה:
    אתה טוען – אז טענת!
    אתה באמת יכול להוכיח שגם מחר דברים יפלו באותה תאוצה כמו היום?
    הרי נגד הנחה זו בדיוק יצאת בתגובתך הקודמת!
    בעיני אין דבר כזה "הוכחה עם אי וודאות". הוכחה עם אי וודאות היא פשוט לא הוכחה. אינני יכול לטעון זאת בתוקף כי שפה זה עניין של מוסכמות ואם אנשים ישתמשו במילה הוכחה כדי לתאר פיל לא אוכל לשנות זאת וגם אני אתחיל לכנות פיל בשם הוכחה.
    אתה מגדיר את מה שהמדענים עושים כלא מדעי.
    אוקיי – אז הרשה לי להגדיר את מה שאתה עושה כלא יהודאי.

  9. כבר גליליאו החליט שבמדע רק המדידות יקבעו אם טענה, נוסחה או תיאוריה, היא נכונה, ואני טוען שתיאוריות או נוסחאות דווקא כן מוכחות, אבל, עם אי וודאות מסויימת בטווח מדידות אותו בדקנו. מעבר לטווח הזה אינני יודע מה קורה.
    למשל נוסחת הגרביטציה של ניוטון מוכחת במערכת השמש למרחקים של עד אלפית שנת אור (כ60 או 70 י"א) כשהאי וודאות לנוסחה היא לדעתי בסדר גודל של מיליונית. (יש סטייה מסויימת מהנוסחה אצל פלוטו ובאנומליה של פיוניר) אם מישהו רוצה להחליט שהנוסחה תתאים לו גם למרחקים של פי מאה מיליון (גלקסיות) עם אותה סטייה ולהסיק מסקנות שונות על מסות ואנרגיות אפלות זאת הבעיה שלו, אבל זה לא מדעי. קחו למשל מה עשו עם התפשטות היקום. גילו שההתפשטות הייתה בעבר מעל למהירות האור הידועה כיום אז במקום שיבדקו אולי מהירות האור הייתה אז יותר גדולה מצאו פתרון קל בלהריץ את כל המרחב במהירות גדולה יותר, וקבעו שלמרחב מותר להתפשט מהר יותר ממהירות האור.
    נא להגיב בעדינות.
    תודה
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  10. יהודה:
    אף אחד לא אמר.
    זה טיבן של תיאוריות. הן אף פעם לא מוכחות והן אף פעם לא תוצאה של "מישהו אמר ש…"
    אתה מוזמן להפריך את ההנחות שמפריעות לך או כל תיאוריה מדעית אחרת.

  11. אתם מדברים בבטחון כה רב על מצבים קוסמולוגיים קיצוניים כאשר כל דבר שאליו אתם מתייחסים הוא לא בהכרח כמו שאתם חושבים. מי אמר למשלש שמהירות האור הייתה זהה למהירות
    ו כיום?, מי אמר שחוקיי הפיזיקה היו זהים?,

  12. מהכתבה עולה כי האנטי חומר והאנרגיה האפילה הם שני ביטויים של ישות פיסיקאלית אחת,
    האנרגיה המתפשטת (… מבחינה פיסיקאלית כמובן), בעוד שהחומר-האנרגיה האלקטרו מגנטית-והכבידה הנם ביטויים של של ישות פיסיקאלית שניה, האנרגיה המתכווצת .
    האנרגיה המתפשטת נראית בטווח האסטרונומי-קוסמולוגי הגדול, מאות מליונים ומליארדי שנות אור
    בעוד שהאנרגיה המתכווצת פועלת בטווחים האסטרונומיים הקטנים של צבירי גלקסיות, עד כעשרות מליוני שנות אור.

  13. יותר מזה: בגלל ההתפשטות המואצת, גם גלקסיות שאנו רואים כיום תצאנה בעתיד (אם התאוצה לא תיפסק) אל מחוץ ליקום הנראה, כאשר מהירות התרחקותן תעלה על מהירות האור (למעשה, סביר שחלק מן הגלקסיות שאנו רואים כיום כבר יצאו למעשה מן היקום הנראה והאור שאנו קולטים מהן כיום הוא אור שיצא מהן בטרם עשו זאת).
    בספרו A Universe from Nothing מדבר לורנס קראוס על כך שאנחנו חיים בתקופה "ממוזלת" בה עוד אפשר לצפות בהתפשטות היקום.
    לדעתו, יצורים אינטליגנטים לא פחות מאתנו שיחיו ביקום בעתיד הרחוק לא יוכלו לראות כוכבים שאינם בצביר המקומי שלהם ולכן לא יהיה להם שום רמז לכך שהמרחב מתפשט.

  14. יניב,
    לא כך.
    המרחב עצמו אינו כפוף למהירות האור ולכן החישוב שלך מוטעה. היקום מתפשט מהר יותר מהאור ובהחלט ישנם איזורים שהם מנותקים סיבתית מאיתנו ואנחנו לעולם לא נוכל לראותם

  15. מאחר ובתחילת המפץ הגדול נוצר גם אור וגם חומר ואור נע במהירות הכי גבוהה אז לקצה היקום הגיע אור וחומר נמצא רחוק מאוד מהאור, כלומר האור עקף מזמן את החומר. מנתון זה ניתן להסיק שמהירות התפשטות היקום היא מהירות האור, ומאחר והיקום הוא בן 13 מיליארד שנה גודלו שווה למהירות האור כפול גילו שזה 13 מיליון כפול המרחק שאור עושה בשנה.

  16. בועז:
    אין דבר כזה "מהירות התפשטות היקום".
    נתחיל בזה שביחס לכדור הארץ, ככל שהגלקסיה שמחוץ לצביר המקומי רחוקה מאתנו יותר – כך היא מתרחקת מהר יותר ואף מאיצה יותר את התרחקותה.
    ייתכן בהחלט שיש גלקסיות שהמרחק בינן לבין הצביר המקומי גדל במהירות העולה על מהירות האור ולכן איננו מסוגלים בכלל לראות אותן.
    באותה הזדמנות רצוי להדגיש שגם מהירות של גלקסיה היא דבר בלתי מוגדר לכשלעצמו: קיימות רק מהירויות יחסיות (ולכן דיברתי על מהירות ביחס לכדור הארץ או ביחס לצביר המקומי)

  17. הי,
    בשביל זה צריך להאמין במפץ הגדול ובדת המדעית…
    בכלל חומרים אפלים עושים הרבה רושם ובונים בצורה ניפלאה את פרגוד ההצגה של הסדר…

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן