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. לכל היותר ניתן לשער שהרדיוס של היקום הנראה היה פעם קטן יותר ממה שהוא היום.

    אבל הטופולוגיה שלו היתה תמיד טופולוגיה של כדור ולא של נקודה.

    אבל מה קורה כאשר הרדיוס קטן?
    הצפיפות גדולה.
    ואז הקבועים הקוסמולוגיים משתנים.
    ולכן אי אפשר לדעת מה בדיוק היה.
    ולכן תיאורית המפץ הגדול אינה מוכחת.

    אגב:
    בהחלט יתכן שרדיוס היקום הנראה מתארך ומתקצר באופן מחזורי.
    פשוט אין לנו מספיק נתונים על מנת לדעת בוודאות.

    פעם חשבו שאפשר לדעת בוודאות את מקומו של פוטון.
    היום ידוע שלא .
    היום ידוע על עקרון אי הוודאות.

    מענין אילו עקרונות חדשים יתגלו בעתיד וישפכו אור חדש על תעלומות ישנות !

  2. אני אפילו לא יודע מה לענות לך על זה נראה כאילו אתה מנסה לשגע אותי
    אני התייאשתי, כל הכבוד לניסים שהשכיל לעשות זאת לפניי.
    אני ממליץ לך בחום להגיש את המסקנות שלך למוסדות להשכלה גבוהה ולקבל פרס נובל, בטוח תועמד לפרס נובל, וספק אם לא תזכה בו לאור ממצאייך.

  3. ב.

    כבר אמרו כאן לא פעם ולא פעמיים, הישר האינסופי הזה הוא הנקודה לשעבר שהיא היקום.
    הנקודה הלכה וגדלה ונעשתה קו ישר אחד ארוך שממשיך להתארך.

  4. אולי:
    אתה מביא דוגמא של ישר אינסופי.

    איך הישר האינסופי מוכל בתוך נקודת האפס של היקום ?

  5. אים מישהו מכריח אותכם לחשוב ולא לענות תשובות סטנדרטיות אז המשמעות היא שהוא מתעקש לא להבין ?
    יש לכם טעות !
    כל פורצי הדרך במדע בלי יוצא מן הכלל "התעקשו לא להבין " את החשיבה המקובלת .
    זו לא סתם התעקשות.
    זה מנומק בצורה מתמטית.
    אם אין לכם תשובה מתמטית אז אין לכם כלום !

    לגבי הישר היוצא מאפס: הוא נקרא "קרן" .
    לקרן היוצאת מאפס אין נקודת מרכז.
    זה לא אומר שהיקום יוצא מאפס.
    אין כל קשר בין קרן כזו לבין ההכרזה על על כך שיש נקודת אפס ליקום .
    ההכרזה על כך שיש נקודת אפס ליקום היא חסרת בסיס מדעי.
    זהו נסיון להסביר בנפנופי ידיים את הסתירות המתמטיות.

  6. רמי בדיוק זו התגובה שאני רוצה לקבל מ"ב".
    ואתה צודק.
    אבל איפה נקודת ה"0" הזו?
    איך אתה יכול לקבוע שדווקא הנקודה שבחרת על הישר הזה וקראת לה "0" היא באמת המרכז?
    הרי בישר אינסופי, לא משנה אם תהיה בX או X +1 או X-1000 או X + 438934 או אפילו באמת ב0 אתה תראה אותו הדבר…
    אינסוף לכאן ולכאן.

  7. ב…
    יכול להיות שגישתו של ניסים היא הגישה הנכונה, אבל אני דיי סבלני.

    "לא הוספת שום דבר חדש.
    הפונקציה מוגדרת לכל סביבה של האפס חוץ מן הנקודה אפס בעצמה."

    כמה חוצפה, אני מתווכח איתך על 1 :X לאורך כל הפורים ובסוף אתה טוען שאין חדש תחת השמש..
    מקובל לאמר "טעיתי", "ברח לי מהראש", "לא שמתי לב", ניתן לאמר הרבה דברים חוץ ממה שאמרת.

    "נקודות זה לא דבר שניתן לדחוס. זה לא גאז."

    סבבה, תגובתך מראה שאתה לא הבנת מילה ממה שאני אומר אבל נתקדם הלאה:
    עדיין לא ענית לי על השאלה.
    מהו מרכזו של ישר המתארך מ0 ועד אינסוף?

  8. אינפי.

    אולי:
    לא הוספת שום דבר חדש.
    הפונקציה מוגדרת לכל סביבה של האפס חוץ מן הנקודה אפס בעצמה.

    נקודות זה לא דבר שניתן לדחוס. זה לא גאז.

    אם יש נקודה אחת שהיתה פעם מרכז היקום אז יש לה משמעות כבירה.
    אם היא היתה פעם מרכז היקום אז גם היום היא מרכז היקום. ואם היא מרכז היקום אז ניתן למדוד כל דבר ביקום ביחס לנקודה זו. זו נקודה מיוחדת . המדידות ביחס אליה עדיפות על פני מדידות ביחס לכל נקודה אחרת.

  9. ב.
    אז קח את כל הנקודות ביקום ותדחס אותן למרחב קטן ככל האפשר, אין שום משמעות למרכז שהיה מצוי במרחב הקטן הזה, ואין שום משמעות למרכז שיש ליקום הנוכחי כי מחר ישאנו גל אל יודע אנא.
    יודע מה? בוא נדבר על משהו הרבה יותר פשוט..
    ישנו ישר המתארך מנקודה 0 עד אינסוף איפה המרכז?

    בנוגע לעניין הפונקציה אתה טועה, לא אמרתי שאין משמעות אמרתי לא יודעים כי אין הגדרה במתמטיקה לעניין זה.
    את אחד חלקי X המתמטיקה לא מגדירה כשX=0
    היא מגדירה כשX = 0.0000000000000…………1
    אבל לא כשX = 0

  10. ב
    מה קשור מתמטיקה לעניין?

    בוא אני אשאל אותך שאלה – האם אתה יודע לפתור את הפרדוקס של זנון (אכילס והצב)?

  11. מה שאתה טוען הוא שנקודה אחת התפצלה לשתי נקודות.
    זה בלתי אפשרי מבחינה מתמטית.

    ומה זה חשוב מה היה בעבר.
    כרגע יש שתי נקודות שונות זו מזו שכל אחת מהן נחשבת לנקודת הראשית וזו סתירה נכון לרגע זה.

  12. ב
    הצופים רחוקים היום. בעבר הם היו ביחד ב"נקודה" הקדומה. ושוב, לתורת היחסות אין משמעות בעולם קדום זה.

    מה שהכי מצחיק – זה זה שאתה לא שם לב שהמפץ הגדול הוא תחזית של תורת היחסות 🙂

  13. מה שאתה טוען זה שהמפץ הגדול התרחש בנקודה שבה נמצא הצופה. זו לגביו נקודת ראשית הצירים.

    אז מה קורה אם קיימים שני צופים רחוקים זה מזה?

    כל אחד מהם יטען שהוא מרכז היקום ושנקודת הראשית היא הנקודה שבה הוא נמצא.

    זה יתכן אך ורק אם שתי הנקודות יתמזגו לנקודה אחת . אבל זה לא המצב. כל אחד מהם נמצא בנקודה אחרת.

  14. ב
    1. גם בתורת היחסות יש נקודה אחת שהיא מיוחדת – זו הנקודה שאני נמא בו כרגע. ככל שאני מסתכל רחוק יותר אני רואה עצמים צעירים יותר. לכל חלקיק ביקום – נקודה מיוחדת משלה.

    2. בנקודה זו ממש התחילה היקום לפני 13.72 מיליארד שנה.

    איפה הסתירה כאן?

  15. אולי:
    אתה מערבב מושגים.
    מושג הנקודה הוא מושג מתמטי.
    נקודה אינה יכולה להפוך לצביר נקודות.

    אם קיימת ראשית. אז היא נקודה מיוחדת גם אם אנחנו לא יודעים מה מתרחש שם .

    כשאתה אומר שאנחנו לא יודעים מה מתרחש בסביבות הראשית אתה מתכוון שאין לפונקציה משמעות בסביבת הראשית .
    זה כמובן אינו נכון.
    ניקח לדוגמא את הפונקציה אחד חלקי איקס.
    לגבי כל גודל איקס סופי , הפונקציה מוגדרת . יש לה משמעות. היא אינה שונה מכל פונקציה אחרת.

  16. ב

    "בפונקציה מסוג אחד חלקי איקס . איקס מודד את המרחק מן האפס.
    כלומר קיימת נקודת אפס.
    נקודה זו היא הנקודה הנבחרת והמיוחדת בכל היקום כולו.
    וזה עומד בסתירה לתורת היחסות."

    "נקודת האפס" הזו היא סינגולרית, אינך יכול לדבר על האפס בפונקציה מסוג שכזה.
    האם זה שאין 0 בפונקציה כזו זה אומר שאין "ראשית"? לא, זה רק אומר שאנחנו לא יודעים מה מתרחש שם.

    "גם מודל הבלון שגוי:
    כשמנפחים בלון אז אויר מחוץ לבלון נכנס פנימה אל תוך הבלון. זה תהליך אחר לגמרי.
    שום נקודה בתוך הבלון אינה מתנפחת. נקודה אינה יכולה להתנפח ולהפוך לכדור."

    ברור הרי מודל הבלון נוצר להמחשה, בטל את עניין ה"ניפוח"/"אויר".
    אם אני טוען שמרחב כלשהו הולך וגדל ללא כל שינוי במסתו אזי כ-ל נקודה בו מתרחבת.
    כשכל נקודה מתרחבת אין משמעות למרכז, כי הנקודה הראשונית שהייתה נקראת נקודה כבר התרחבה ומורכבת מכמה נקודות.

    "זה לא משנה אם הנקודה "המרכזית" היא נקודה שנמצא בה חומר או שהיא ריקה וגם לא משנה אם יש לה השפעה פיזיקאלית על סביבתה. עצם ההגדרה של כמרכזית היא הגדרה שגויה משום שנקודה מרכזית יש רק אחת . לא יתכן שיש יותר מנקודה אחת מרכזית."

    אתה צודק, אין יותר מנקודה מרכזית אחת, והיקום אפילו קיצוני הרבה יותר מזה – אין לו נקודה מרכזית אחת למשך זמן שעולה על רגע.

    ""מניחים שהיקום היה צפוף "
    כלומר מתוך הנחה מסויימת מגיעים למסקנה מסויימת.
    יתכן מאוד שההנחה שגויה."

    אולי ההנחה שגויה, אך למעשה ההנחה הזו היא מסקנה, על פי התצפיות אנחנו מבינים שפעם כל הגלקסיות היו קרובות יותר אלינו, ומכאן מסיקים שהיקום היה דחוס יותר.

    "מניחים שהיקום היה צפוף ומתוך כך מגיעים מסקנה שהוא היה צפוף כל כך עד שמתחייב "המפץ הגדול" אבל זה עומד בסתירה להנחות אחרות בפיזיקה. לכן צריך לבדוק את כל ההנחות. חלק מן ההנחות שגויות וחלקן נכונות.
    נכונות יכולות להיות רק אלו שאינן מביאות לסתירה פנימית."

    הרחב נא על הסתירות שמצאת.

    "אם הנקודות היו ממש קרובות אז היתה אפשרות לסמן כדור בעל רדיוס סופי ידוע שמכיל את היקום.
    מרכזו של כדור כזה הוא נקודת האפס של מערכת יחוס מיוחדת במינה השונה מכל מערכת יחוס אחרת.
    זה עומד בסתירה לתורת היחסות."

    ידידי היקר, אם אין השפעה שיכולה לעבור את מהירות האור, והיקום גדול יותר מהיקום הנראה שלנו(מה שסביר להניח) אז ה"נקודה המרכזית" אינה מיוחדת כי היא לא משפיעה עלינו(ואנחנו לא משפיעים על הנקודות שסביבנו)
    ובכל מערכת יחוס שתעמוד במרחב תראה את היקום מתפשט ממך והלאה לכל הכיוונים.
    כי שוב, כל היקום מתפשט, זה לא רק ה"קצוות" שלו ואז בעקבותיהם מה שבפנים מתפשט, לא.
    כל הבפנים כולל הכל מתפשט.
    זה לא . ואז .. ואז …
    זה יותר בכיוון של:

    .

    ואז


    ואז:

    ………
    ………
    ………
    ………
    ………
    ………
    ………
    ………

    אם זה הובן, אז תחשוב עכשיו שאתה נמצא באופק אירועים



    עכשיו תסתכל למעלה, ותבחר נקודה כלשהי במרחב.
    אפילו אם תבחר את הנקודה המרכזית, בעתיד היא תהפוך לאופק אירועים מנותק מ"המרכז" ומכל הסובב אותה.
    אם עכשיו אתה מבין למה כל נקודה במרחב יכולה להיחשב מרכזית, או יותר נכון, למה אין נקודה מרכזית, אני שמח, אם לא, אז פחות.

  17. אם הנקודות היו ממש קרובות אז היתה אפשרות לסמן כדור בעל רדיוס סופי ידוע שמכיל את היקום.
    מרכזו של כדור כזה הוא נקודת האפס של מערכת יחוס מיוחדת במינה השונה מכל מערכת יחוס אחרת.
    זה עומד בסתירה לתורת היחסות.

  18. ב
    אין כאן שום סתירה לתורת היחסות. נקודת ההתחלה אינה נקודה במרחב התלת−מימדי. היקון בין 13.72 מיליארד שנה. זה נכוו לכל נקודה ביקום.

    הסתכל על זה כך: כל הנקודות ביקום היו מאוד מאוד קרובות פעם. ממש ממש קרובות.
    איפה כאן הסתירה לתורת היחסות?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן