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
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."
"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.
עוד בנושא באתר הידען:
מהן התגובות והדיונים על מחקר התפשטות היקום והמפץ הגדול?
התגובות והדיונים על מחקר התפשטות היקום והמפץ הגדול כוללים שאלות על פרדוקסים, קבועים פיזיקליים, חורים שחורים ותיאוריות קוסמולוגיות. המשתתפים דנים בסתירות פנימיות בתיאורית המפץ הגדול, השתנות חוקי הפיזיקה לאורך זמן, ומושגים מתמטיים כמו נקודות ומרחבים אינסופיים. חלק מהדיונים מתייחסים למהירות האור ביקום הקדום, השפעת צפיפות החומר על קבועים קוסמולוגיים, ומודלים שונים להבנת התפשטות היקום.