פרופ' חגי נצר מאוניברסיטת תל-אביב ומדענים מסין וצרפת פיתחו שיטה חדשה למדידת האצת התפשטות היקום

מחקרם יתפרסם היום בכתב העת Letters Physical Review * בשיחה עם אתר הידען מסביר פרופ' נצר כי בגלקסיות שמרחקן מעל 6-7 מיליארד שנות אור, נדירות הסופרנובות המשמשות 'נרות סטנדרטיים' ולכן עד כה היה קשה יותר למדוד את המרחק אליהן

accretion_disk_2 (2)

קבוצת מדענים מהמכון לפיזיקה של אנרגיות גבוהות בביג'ין, מאוניברסיטת תל אביב וממצפה הכוכבים של פריס, פיתחה שיטה חדשה שתאפשר למדוד את קצב התפשטות היקום באופן מדויק יותר מן הידוע עד היום.

המחקר מתפרסם מחר (22.2.13) בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters .

הקבוצה בראשות פרופסור וונג ( Jian-Min Wang ) מביג'ין, שבה חוקרים נוספים מסין, ד"ר דויד וולס-גאבהוד ( David Valls-Gabaud) מפריס ופרופסור חגי נצר (Hagai Netzer) מאוניברסיטת תל אביב, חקרה את תכונותיהם של חורים שחורים ענקיים השוכנים במרכזי גלקסיות. חורים שחורים אלו נוצרו כנראה ביקום הקדום ומאז הם הולכים וגדלים תוך כדי כך שהם סופחים אליהם כמויות אדירות של חומר מסביבתם הקרובה. מסתם של החורים השחורים בהם מדובר גדולה פי מיליון עד עשרה מיליארד ממסתה של השמש. הם ניתנים לגילוי משום שהחומר הנופל אל החור השחור מתחמם ופולט כמויות אדירות של קרינה אותה ניתן לגלות באמצעות תצפיות מכדור הארץ.

בשיחה עם אתר הידען מסביר פרופ' נצר כי השיטה שהשתתף בפיתוחה לא מחליפה את השיטה המקובלת למדידת מרחקים ביקום ואולם היא משלימה אותה במקום שבו היא לא מספקת.

השיטה המקובלת למדוד מרחק לגלקסיות רחוקות מכונה שיטת הנרות הסטנדרטיים ומבוססת על ארועי סופר-נובות (מותם של כוכבים בהתפוצצות גרעינית) המכונות סופר-נובות מסוג la. מכיוון שבהירותן המוחלטת של סופרנובות אלה ידועה. כאשר רואים סופרנובה כזו בגלקסיה רחוקה, משווים את הבהירות הנראית עם זו הידועה לנו מאזורי יקום קרובים ועל פי יחס הבהירויות יודעים להעריך את המרחק לגלקסיה.

ואולם שיטה זו קשה ליישום במרחקים גדולים מ-7 או 8 מיליארד שנות אור משום שמעבר למרחק זה אותן סופר-נובות נדירות מאוד. סופר-נובות כאלו הן תוצאה של התפוצצות זוג כוכבים. ההתפוצצות מתרחשת לקראת סיום חיי הכוכבים, תהליך האורך כמה מיליארדי שנים. עקב זאת, הן נדירות ביותר ביקום הקדום ושכיחות יותר באזורים הקרובים אלינו שם אנו רואים גלקסיות זקנות יותר. עד היום לא נאסף מידע על מספר ארועים גדול מספיק על מנת למדוד בדיוק רב את קצב התפשטות היקום הקדום. עקב זאת יש צורך בשיטות חלופיות, שתאפשרנה ללכת הרבה יותר רחוק." מסביר פרופ' נצר. (מאיפה התחיל הציטוט? אין גרשיים לתחילתו)

"האנרגיה האפלה היא המקור הדוחף את היקום וגורם להתפשטותו המואצת, מעין כבידה שלילית. אנרגיה זו תורמת למעלה מ-70% מסך כל המסה-אנרגיה שביקום (נכון להיום המחקרים (מעריכים שכמות זו עומדת על 73%). פרס נובל בשנת 2011 ניתן על גילוי ההתפשטות המואצת אך עדיין אין לנו הסבר פיסיקלי לתופעה זו. אנו מבינים מה זו גרביטציה ומהו כוח חשמלי אבל אין לנו מושג מה גורם לאנרגיה האפלה. אחת הדרכים לקדם את ההבנה היא לבצע מדידות מדויקות של תכונות האנרגיה האפלה. במילים אחרות, אם אין לנו הסבר תיאורטי, לפחות שנדע כל מה שניתן מהמדידות הנסיוניות."

: איור של חור שחור ענק במרכזה של גלקסיה רחוקה המספח אליו חומר מסביבתו הקרובה (באדיבות נאס"א).
: איור של חור שחור ענק במרכזה של גלקסיה רחוקה המספח אליו חומר מסביבתו הקרובה (באדיבות נאס"א).

"בעבודה שאני שותף לה, בדקנו את אחת התכונות של האנרגיה האפלה: האם כמותה ותכונותיה משתנות עם הזמן. אנחנו חיים היום ביקום שהוא בן כ-14 מיליארד שנים ויש בו כמות מסוימת של אנרגיה אפלה, האם כשהיקום היה בן מיליארד שנים האנרגיה היתה יותר גדולה או יותר קטנה? האם בעוד 14 מיליארד שנה נקבל את אותו הערך? איינשטיין קרא לגורם המתנגד לכבידה בשם "הקבוע הקוסמולוגי". היום אנו סבורים שייתכן שאין זה גורם קבוע והוא משתנה בזמן. אנו מחפשים דרכים למדוד השתנות זו."

"חידת מקורה של האנרגיה האפלה היא היום השאלה הגדולה ביותר בקוסמולוגיה, ואני בוש ונכלם להודות שאנחנו לא יודעים עליה דבר וחצי דבר. זו הסיבה שאנחנו מציעים דרך חדשה לבצע תצפיות שיעזרו לנו לחשוף את תכונותיה. ישנן כמובן הצעות נוספות של חוקרים אחרים ויש לבדוק את כולן. מעניין לציין כי כמה מתכונות היקום ידועות לנו היום בדיוק רב. למשל גילו של היקום (כ-13.7 מיליארד שנים בקרוב רב) או החלק היחסי מסך כל המסה-אנרגיה ביקום אותו תורמת האנרגיה האפלה (כ-73 אחוזים). המדענים גם הולכים ומתכנסים לקביעת ערכו המדויק של קבוע האבל שמוערך כיום ב-72 קילומטר לשניה למגה-פרסק. הדיוק כאן הוא כ- 5% ויש כבר דרכים שייושמו בעתיד הקרוב לשפרו עד לרמה של כ-3%. הבעיה היא שאת ערכם המדויק של הקבועים ביקום הקדום, למשל לפני 10 מיליארד שנים, יודעים הרבה פחות טוב. המחקר הנוכחי מנסה לענות על הסוגיה הזו בעזרת שיטה ייחודית שתאפשר אולי לשפר דיוק זה וכך גם להבין טוב יותר את תכונות האנרגיה האפלה באותם העידנים."

השיטה החדשה מבוססת על העובדה כי החורים השחורים המספחים אליהם את כמויות החומר הגדולות ביותר – ומשום כך פולטים את מקסימום האנרגיה – הם בעלי תכונות יוצאות דופן. במערכות אלו כמות הקרינה הנפלטת לחלל תלויה אך ורק במסתו של החור השחור אליו נופל החומר ולא בגורמים אחרים. האסטרונומים יודעים מזה כשני עשורים כיצד למדוד מסות של חורים שחורים במרכזי גלקסיות. על פי השיטה המוצעת, מדידת המסה תאפשר להסיק כמה אנרגיה נפלטת מן המערכת בכל שניה. מדידת האנרגיה המגיעה לכדור הארץ בעזרת טלסקופים שונים תאפשר לכן למדוד מהו המרחק אל הגוף הקורן ללא כל צורך במידע נוסף פרט לידיעת מסתו של החור השחור. לשיטה החדשה, שלא נוסתה עד עתה, יתרונות רבים על פני שיטות קודמות. במיוחד היא מאפשרת להגדיל את טווח מדידת המרחקים מעבר למה שהיה אפשרי עד עתה.

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

65 תגובות

  1. ב
    יש סיבה שאני שואל. הפתרון שאתה מתכוון אליו הוא סכום של טור הנדסי אינסופי – נכון?

  2. ב
    שאלתי אותך בעבר האם אתה יודע לפתור את הפרדוקס של זנון (אכילס והצב). טענת שכן. אשמח לשמוע איך עושים את זה.

  3. אני מנסה להגיד שתיאורית המפץ הגדול היא שגיאה.
    יש סתירה פנימית.
    אם מתיחסים לחוקים כפי שהם היום : מתקבלת סתירה פנימית.
    אם טוענים שהחוקים השתנו עם הזמן אז אין אפשרות להסיק מן החוקים הקיימים לגבי ההיסטוריה של היקום ולגבי המפץ הגדול.

  4. חור שחור אינו שונה משאר הגלקסיות והכוכבים למעט העניין שברגע שנלכדת בו לא תוכל כ-מ-ע-ט לצאת החוצה(קרינת הוקינג).
    בכל מקרה חורים שחורים נוצרו יחד עם הגלקסיות או לאחר הגלקסיות זה באמת לא משנה כל כך.
    תזכור שגם לחורים שחורים יש מסה, ולא סתם מסה, אלא מסה עצומה, אז אפילו אם נתאר לנו שבראשית היה מפץ שלא צלח(כי חורים שחורים שאבו את האנרגיה המתפרצת בחזרה אליהם) אז כמה רגעים לאחר מכן היה שוב מפץ, כי החורים עצמם היו דחוסים מאוד
    וכך קורה המצב כמה פעמים עד שהיקום מצליח להשתחרר אולי, אבל זה לא רלוונטי לנו, זה יכול להיות עוד תאוריה על "הנקודה הסינגולרית" שאיננו יודעים עליה כלום.
    מה שכן אנחנו יודעים זה שהיה איזה רגע(ומהרגע הזה אנחנו סופרים 13 מליארד שנה) שהיקום התפשט ולפני שהוא התפשט הוא היה מאוד צפוף(אחרת הוא לא היה מתפשט).
    מצידי תחשוב שהיו פעם חורים שחורים ששאבו לתוכם את כל היקום והחלו למשוך אחד את השני עד שנוצר מצב של לחץ אדיר שגרם להתפרצות האנרגיה שלהם = המפץ הגדול.

  5. ב
    החוקים של היום אינם החוקים של תחילת היקום. הקבועים הפיסיקאלים לא היו בהכרח מה שהם היום. ייתכן והיו חלקיקים שונים מהיום. לזו כוונתי.

    ונקודה ב-4 מימדים אינה נקודה ב-3 מימדים.

    ב – מה אתה מנסה להגיד? שאיינשטיין טועה?

  6. חור שחור הוא נקודה שכוח המשיכה בה הוא כה גדול עד כי שום עצם חומרי אינו יכול להימלט ממנה.
    למעשה הכבידה כה גדולה עד כי גם אור אינו יכול להימלט מחור שחור.

    היקום מכיל את כל החורים השחורים שבו.
    בשניה הראשונה לקיומו היקום היה ריכוז אדיר של חורים שחורים. למעשה חור שחור אחד גדול.

    איך יתכן שחומר נפלט מריכוז כה גדול של חורים שחורים כפי שהיה בשניה הראשונה לקיומו של היקום ?
    על פי החוקים הקיימים כיום זה היה בלתי אפשרי.
    אבל אם זה התרחש אז מוכרחים לקבל שדבר מה היה שונה ממה שהוא היום.

  7. אם אני מקבל אור מגלקסיה שנמצאת במרחק 13 מליארד שנה ממני זה אומר שהאור הזה עבר 13 מליארד שנה.
    אתה צריך להבין שההנחה היא שמהירות האור הייתה אותה המהירות ממש לאחר המפץ, אומרים שבתוך שניות אחדות היקום היה כבר מספיק גדול כך שהקבועים שלנו תפסו עליו.
    ההנחה הזו נובעת מכך שהלחץ היה כל כך עצום ברגעי המפץ, מה שגרם להתפרצות/התפשטות מהירה מאוד וכך הלחץ הופחת במהרה והמצב היה דיי יציב כמו בימינו.
    אנו יודעים שמהירות האור בחומר צפוף יותר מה"ריק" נמוכה יותר מאשר ב"ריק" עצמו.
    אם מהירות האור הייתה שונה ממה שהיא כיום אז היא הייתה רק איטית יותר כי היקום כולו וגם ה"ריק" שבו היה צפוף יותר.
    אבל שוב, הצפיפות הזו שמאטה את האור בהרבה ממה שהוא כיום, לא הייתה קיימת למשך יותר מכמה שניות, בטח ובטח שלא יותר מכמה שנים.

  8. ניסים
    החוקים תקפים מהרגע שנוצר המפץ הגדול. לא לפני.
    ותפסיקו ל**** תמוח. אתם מזנים את המדע באתר הכביכול מדעי היחידי שיש בארץ.

  9. נקודה בארבע ממדים אינה שונה באופן עקרוני מנקודה בשלושה מימדים.
    הבריחה הזאת לכל מיני "הוקוס פוקוס" היא בלתי מדעית.
    אלו סיפורי אגדות.

    אתה מנסה לתאר באמצעות חוקים שתקפים היום את נקודת התחלת היקום.
    ודאי שאתה מנסה לומר שאותם חוקים היו תקפים גם קודם.
    אם קודם הם היו שונים מאשר עכשיו אז ככל שהזמן מוקדם יותר הסטיה גדולה יותר.
    ולכן התוצאות שונות כלומר המסקנה על דבר קיומו של "המפץ הגדול" פשוט לא נכונה.

  10. כאשר אנו מדברים על מצבו הקדום של היקום אנו מניחים שכל החוקים שגילינו במצבו הנוכחי הינם תקפים גם במצב הקדום. זו הנחה שלא נבדקה.

    משל , למה הדבר דומה:
    מניחים מסילת רכבת מן הקוטב הדרומי לקוטב הצפוני.
    אבל:
    משום מה יש סטיה של עשירית המעלה בכל 10 ק"מ.
    לאחר 100 ק"מ כבר תהיה סטיה של 1 מעלה והמסילה לא תגיע לעולם לקוטב הצפוני.

    אבל נתאר מצב קיצוני יותר.
    אנו מתחילים מסטיה של עשירית מעלה בכל 10 ק"מ. אבל הסטיה גוברת עם ההתקדמות.
    כלומר:
    עשירית מעלה סטיה בעשרת הקילומטרים הראשונים.
    מעלה שלמה בעשרת הקילומטרים הבאים.
    10 מעלות בעשרת הקילומטרים הבאים .
    וכן הלאה.
    ברור שסטיה מסוג זה הרבה יותר חמורה מהסטיה הקודמת.
    עם סטיה כזאת פסי הרכבת לא יגיעו אפילו לקרבת הקוטב הצפוני.

    זה המצב עם הקבועים.
    בתחילה הם יציבים למדי. (ולכן הם נקראים קבועים).
    אבל יכול להיות שככל שהצפיפות עולה גם הסטיה שלהם עולה.
    במתמטיקה קוראים לזה סטיה "מעריכית". כלומר לא סטיה רגילה אלא סטיה בחזקה.

    לא היינו שם ולא מדדנו את ה "קבועים" בתנאים הקיצוניים.
    אנחנו יכולים רק לשער.
    והשערות דורשות הוכחה.

  11. סוף סוף…
    כשאמרנו נקודה לא התכוונו לנקודה ואת זה יכלת להבין כבר מהמרכאות שהקפדנו לכתוב בהתחלה.
    אפילו ציינתי "קופסת גפרורים" אמרתי אפילו "אז קח את כל הנקודות ביקום ותדחס אותן למרחב קטן ככל האפשר", למה התעקשת כלכך על נקודה?
    ההנחה היא שהקבועים הקוסמולוגיים לא משתנים בגסות עד לשלב שמגיעים לרדיוס בו הצפיפות היא עצומה(ממש ברגעי תחילת המפץ).
    מאז שהחומר הגיע למצב "יציב"(במרכאות כי זה מצב יציב יחסית למצב הקודם) אין שום סיבה שיישתנו:
    לפני מליארד שנה היקום עדיין היה גדול דיו כדי שהקבועים שלנו יהיו תקפים בקירוב דיי טוב.
    הרגע הזה שהקבועים הקוסמולוגיים משתנים לאין ערוך הוא רגעיו הראשונים של המפץ שעליו אין אנו מדברים.

    כמובן שזה לא מוכח, זו תאוריה מישהו כאן אמר שזו עובדה קיימת?

    אבל, וזה אבל ענק! לכל זה אין קשר לסתירה שניסית להציג בין תורת היחסות לבין המפץ הגדול.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן