היקום שלנו התעורר לחיים לפני כמעט 14 מיליארד שנים במפץ הגדול – כדור אש אנרגטי מאוד שממנו הוא התרחב. היום, החלל מלא במאות מיליארדי גלקסיות, כולל גלקסיית הבית של מערכת השמש שלנו, שביל החלב. אבל איך בדיוק התפתח היקום התינוק (העוברי או הראשוני) והגיע מצבו הנוכחי, ומה זה אומר לנו על עתידנו?
היקום שלנו התעורר לחיים לפני כמעט 14 מיליארד שנים במפץ הגדול – כדור אש אנרגטי מאוד שממנו הוא התרחב. היום, החלל מלא במאות מיליארדי גלקסיות, כולל גלקסיית הבית של מערכת השמש שלנו, שביל החלב. אבל איך בדיוק התפתח היקום העוברי והגיע מצבו הנוכחי, ומה זה אומר לנו על עתידנו?
אלה הן השאלות הבסיסיות ש”ארכיאולוגים אטסורפיזיקאים” כמו ריסה וקסלר רוצים לענות עליהן. במכון קאוולי לחלקיקים, אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה (KIPAC) של אוניברסיטת סטנפורד ומעבדת המאיץ הלאומית SLAC של משרד האנרגיה, שילבו וקסלר וצוותה נתוני ניסוי עם ההשערות התיאורטיות בהדמיות מחשב שחפרו עמוק לתוך ההיסטוריה הקוסמית בניסיון להתחקות כיצד חלקיקי חומר כבדים חברו יחד כדי ליצור מבנים גדולים יותר ויותר ביקום מתפשט.
“המחשוב הוא היבט חיוני של שיתוף הפעולה בין SLAC וסטנפורד,” אומרת וקסלר, פרופסור לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה.
המסעות המדומים של וקסלר דרך המרחב זמן התבססו על מגוון של נתוני ניסויים, לרבות תצפיות על ידי סקר האנרגיה האפלה (DES), אשר גילה לאחרונה סדרה חדשה של גלקסיות לוויה אולטרה-דקות של שביל החלב שלנו העשירות במה שמכונה חומר אפל. הכח הבלתי נראה המושך ומשפיע על החומר הרגיל, אשר ממלא תפקיד מכריע בתהליכי היווצרות והצמיחה של גלקסיות.
האנרגיה האפלה היא עוד מרכיב מפתח בעיצוב היקום: היא מנפחת את היקום כמו בלון בקצב הולך וגובר, אבל החוקרים אינם יודעים הרבה על הגורמים התאוצה.
שני פרויקטים עתידיים ייתנו לווקסלר ולחוקרים אחרים רמזים חדשים על האנרגיה המסתורית. מכשיר ספקטרוסקופיות האנרגיה האפלה (דסי) יחל בשנת 2018 להפוך תמונות דו-ממדיות של סקרים כמו DES למפה תלת-ממדית של היקום. הטלסקופ הגדול לסקרים הסינופטיים (LSST), בעל עין דיגיטלית רגישה של 3,200 מגה-פיקסל יחל כמה שנים אחר כך לחקור את החלל העמוק יותר טוב מאשר כל טלסקופ אחר לפניו.
“כאשר מסתכלים על גלקסיות רחוקות אנו צופים בעבר והדבר מאפשר לנו למדוד כיצד משפיעה האנרגיה האפלה על הצמיחה וההתפשטות של גלקסיות בנקודות זמן שונות,” אומרת וקסלר. “במהלך 10 השנים האחרונות, התקדמנו רבות בליטוש המודל הקוסמולוגי שלנו, המתאר מאפיינים רבים של היקום של היום טוב מאוד. עם זאת, אם הנתונים יראו שהמודל עומד להישבר בעתיד זה יישנה לגמרי את הראיה שלנו את היקום.”
המודל הנוכחי מצביע על כך שהיקום נגזר להתפשט לנצח, ויהפוך קר וקודר מהר יותר ויותר, ככל שגלקסיות גדלות יתרחקו זו מזו, אבל האם האצה זאת היא תכונה קבועה או תכונה משתנה של מרחב-זמן? או שזו בכלל תהיה הרחבה של תיאורית הכבידה בקנה המידה הגדול ביותר? נתונים נוספים יסייעו לחוקרים למצוא תשובה לשאלות הבסיסיות אלה.
13 תגובות
יריב
גרמת לי אחרי חצות הלילה לבזבז עוד שעת שינה בשמיעת הרצאתו המעניינת של אבישי דקל.
יניב
מהשיעור הראשון בתיכון בפיזיקה אמר המורה שאם הנתונים שמודדים בשטח אינם מתאימים למה שמתקבל מנוסחה מסוימת אזי יש לזרוק את הנוסחה ולחפש אחרת. אסור לעשות את הדבר ההפוך ולשנות את הנתונים כך שיתאימו לנוסחה, ומי שלא מבין הרי זה בדיוק מה נעשה עם הוספת החומר האפל לכמות המסה הכללית בגלקסיות. אז אתה רוצה להגיד לי שמה שהוא לימד אותי זה היה דבר עלוב??, אני חושב שזה אחד הדברים היסודיים במדע , לדעת להחליף את הנוסחאות, או לפחות לתקן אותן, בהתאם לנמדד בשטח. יש רק רתיעה מלעשות דבר כזה לנוסחה יסודית כמו זו של הגרביטציה של ניוטון אבל זה קורה עד שהיא נפגשת עם מדען עם ביצים שלא אכפת לו מה אחרים, עלובים או לא, חושבים על מעשיו. מכיוון שאני ס”ה חובב אסטרונומיה וזה לא המקצוע שלי , אז לא אכפת לי לא להיות בקונצנזוס המדעי, ואני אומר מה שאני חושב לנכון ואם מישהו חושב שתגובתי היא עלובה- זבש”ו , אני מקווה שתחזור בך מכינוייך המעליבים. אני פשוט אומר את דעתי ואתה יכול לא להסכים אתה או לא.
אז נא להגיב בעדינות
יום טוב
יהודה
פרד הויל (תודה על המידע).ניסים,אולי אנו פשוט רחוקים מכדי לראות? סברו שפלוטו זה סוף המערכת שלנו,והסתבר שיש שם עוד גרמי שמיים.אולי טלסקופים יותר חזקים יביאו תוצאות מפתיעות.מפץ גדול נתפס כיש מאין-אני מדבר על יקום שלם שקורס לתוך עצמו.
אסף.בר
בעבר הייתה תיאוריה דומה למה שאתה מציע. פרד הויל, זה שהמציא את הביטוי “המפץ הגדול” תיאר מצב של יקום אינסופי שמתרחב כל הזמן, ובמרחב שנוצר נוצרים חלקיקים חדשים.
אם הרעיון היה נכון – היינו צריכים לראות כוכבים זקנים גם במרחק גדול, ולא כך המצב.
יהודה
סלח לי, אבל התגובה שלך עלובה! אתה באמת חושב שאתה מבין בפיסיקה יותר טוב מאלה שלמדו במשך שנים? הרעיון שלך, לא רק שלט מסביר הרבה תצפיות, הוא סותר לגמרי את כל שאר הפיסיקה.
הנה שוב קישור להרצאה מרתקת של אבישי דקל שמסבירה איך התפתח היקום וכיצד נוצרו הגלקסיות:
http://www.youtube.com/watch?v=1daxJocJ7Qw
“אם הנתונים יראו שהמודל עומד להישבר בעתיד זה יישנה לגמרי את הראיה שלנו את היקום.”
כפי שיהודה הזכיר, 80 שנה אנחנו מחפשים אחר החומר האפל והאנרגיה האפלה, שאנחנו לא הצלחנו להוכיח שהם קיימים, וכל קיומם נוצר כדי למלא את החסר במודל הסטנדרטי המקובל כיום. כמה בדיוק חסר?
כדי שמודל שלנו יהיה נכון, כל החומר שאנחנו מסוגלים לראות מהווה 4.6% מהיקום, 24% חומר אפל ו 71.4% אנרגיה אפלה.
כלומר 95.4% מהיקום אין לנו מושג מה הוא!
מתי הנתונים יראו שהמודל שלנו לא מתאים לתחזיות? כשנישאר עם 0.01% מהיקום?
זה מזכיר לי את הקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין, שנועד “לסדר את היקום” לפי השקפת העולם המקובלת בזמנו, שהיקום הוא סטטי.
ולאחר מכן גם ממציאים ססמאות נבובות כ”אנחנו לא מפחדים להודות שיש דברים שאנחנו לא יודעים”…
לי זה ניראה מגוחך שאת עתיד היקום מבססת פרופסור וקסלר על חומר אפל ואנרגיה אפלה – שני דברים מומצאים שלא הוכחו אף פעם ולדעתי הצנועה הם לא קיימים כלל.
יהודה
איך זה יעזור לאנושות לדעת מה עשוי/עלול לקרות ליקום שלנו עוד מליארדי שנים?
אין על מה לבזבז את הזמן והכסף?
סבדרמיש יהודה,אכן מעורר מחשבה.חבל שלא רואים עוד תגובות-כי יש עוד קוי מחשבה.
לשוקי
אתה צודק השם חומר אפל אינו מתאים אבל תחשוב איך לפי דעתך אמור להיקרא חומר שכל היווצרותו היא בחטא . הגרביטציה בגלקסיות הספיראליות לא הספיקה לצורך סיבוב הגלקסיה ואז המציאו חומר הזוי שנתנו לו את השם חומר אפל שהוא זה שייצור את הגרביטציה החסרה בגלקסיות. את חלקיקיי החומר הזה כבר מחפשים שמונים שנה ולא מוצאים כלום בלשון המעטה. מידי פעם מתפרסמים מאמרים שבהם כאילו הוא התגלה אבל … נאדה, לא דובים ולא יער ולא חלקיק של יער. אז תגיד שוקי, האם לדעתך לא מגלים אותו בגלל שהוא שקוף כדבריך או שאולי לא מגלים אותו כי הוא לא קיים???
יום טוב
נא להגיב בעדינות
יהודה
שאלה ששייכת רק בעקיפין למאמר: למה החומר האפל נקרא כך, בשעה שהשם המתאים היה צריך להיות “החומר השקוף”? נכון, הוא לא מאיר אבל כם גם הזכוכית בחלון שלי.
ניתן להמשיל את היקום לשמש (נגיד ביטלגוז כדוגמה),הפלנטה שלנו היא עוד אלקטרון שהוא חלק מאטום(שביל החלב כדוגמה לאטום).מאותה שמש אדירה-שאוכלת את הדלק שלה וגדלה בקצב מהיר-סופה בסופר נובה(המפץ הגדול).
אולי רק נדמה שהיקום מתרחב-כלומר בהצתמצמות היקום,נראה כי מקומות פנויים מתמלאים במהירות-בפרשנות שלנו זה “התרחבות” מהירה.