היקום ימשיך להתפשט לנצח

הכוכבים הראשונים נוצרו מוקדם מכפי שסברו המדענים * כך עולה מתמונות שצילם הלווויןWMAP

היקום ימשיך להתפשט לנצח בקצב הולך וגבר. כך עומדים למסור מדענים מנאס”א בהצהרה שהם ישאו בימים הקרובים. מדענים מבססים את מסקנותינם על נתונים חדשים שסופקו בידי הלווין MAP (Microwave Anisotropy Probe) המקיף את השמש מעבר למסלול הירח מאז שוגר בשנת 2001.

נתוני MAP גם מאשרים את הממצאים לפיהם מרבית היקום מורכב מ”אנרגיה אפלה” מסתורית הגורמת להאצת התרחבות היקום.
האטומים, הרכיבים הבסיסים של החומר שמוציאים אור – והם מרכיבים רק אחוזים בודדים מהיקום. “עבור היקום, כוכבים וכוכבי לכת הם מרכיב שולי”, מצוטט אסטרונום מהקבוצה הזו ללא ציון שמו בבי.בי.סי.
MAP ממוקמת בנקודה קבועה במסלול כדור הארץ סביב השמש, נקודה המכונה L2 והיא אחת מנקודות לגרנז'- נקודות בהם עצמים ישארו במקומם כלפי כדור הארץ, בהשוואה למסלול סביב השמש. L2 היא נקודת איזון כוחות המשיכה של כדור הארץ, השמש והירח.

ההד של המפץ הגדול

MAP היא החללית הראשונה המוצבת בנקודת L2, הנמצאת מאחורי הירח ועוקבת אחר כדור הארץ והירח במסלולם סביב השמש. MAP מתמחה בקרינת הרקע הקוסמית בתחום המיקרוגל ׂ(CMB). קרינת ה-CMB התגלתה לראשונה בשנת 1965 בידי ארנו פנזיאס ורוברט וילסון ממעבדות בל בארה”ב. קרינה זו כונתה “ההד של המפץ הגדול” – האירוע שיצר את היקום לפני כ-15 מיליארד שנים.

קרינת הרקע הקוסמית נוצרה כ-400 אלף שנים לאחר המפץ הגדול. כאשר היקום התקרר מספיק כדי שאטומי מימן יוכלו להתקיים. בשנת 1992 גילה הלווין קובי (מגלה קרינת הרקע הקוסמית) שונות בקרינת הרקע, המיוחסת למבנה הראשוני שיצר את היקום שבמסגרתו הופיעו זרעי הגלקסיות בענני הענק של גז חם שמהם היה היקום מורכב באותה התקופה.

אסטרונומים מאמינים כי קרינת הרקע הקוסמית מכילה מידע רב אודות מקור היקום וגורלו. מדידות של הקרינה הזו יאפשרו לקוסמולוגים לקבוה מה היו הפרמטרים הבסיסים של היקום, למשל, האם הוא יתפשט לנצח או יקרוס, או האם ההתפשטות מואצת או מואטת.
הלווין MAP סורק את כל השמים מדי חצי שנה, וכך הוא מספק מפה של קרינת הרקע הקוסמית בעלת דיוק רב. הנתונים המלאים הראשונים של MAP יאשרו ממצאים קודמים שהושגו בעזרת בלון בומרנג שחג מעל אנטרקטיקה בשנת 2000.
הבלון הראה כי האנרגיה האפלה שולטת ביקום, והיא הגורמת להתפשטות היקום להאיץ. פירוש הדבר היא שבסופו של דבר החומר ביקום יהיה מפוזר עוד יותר מאשר היום, הכוכבים יכבו והגלקסיות יתאדו, והכל יהפך לענן דליל של גז קר לנצח.

הכוכבים הראשונים נוצרו מוקדם מכפי שסברו המדענים

מאת אוריאל בריזון

נאס”א הציגה נתונים ראשונים מלוויין שבודק את קרינת הרקע הקוסמית

כשבוע וחצי לאחר התפרקותה של מעבורת החלל “קולומביה”, התגאתה אתמול סוכנות החלל האמריקאית (נאס”א) בהישג. במסיבת עיתונאים שערכה, הציגה הסוכנות גילויים חדשים על מבנה היקום והתפתחותו, המתבססים על ממצאים שהתקבלו מלוויין המחקר “מאפ” (AnisotropyProbe MAP – Microwave).

מדעני נאס”א הצליחו לקבוע בדיוק של %- 1 הנחשב גבוה למדי במחקרים מסוג זה – כי גילו של היקום הוא 13.7 מיליארד שנה. עד כה העריכו המדענים כי גיל היקום הוא כ-15-14 מיליארד שנה, ואולם הממצאים הנוכחיים מאפשרים לקבוע בדיוק גבוה יותר את גילו, ומחזקים את המודל המקובל בשנים האחרונות בדבר התפתחותו של היקום ויחסי רכיביו.

“ההפתעה הגדולה הנובעת מהתצפיות של מאפ היא שהכוכבים והגלקסיות הראשונים נוצרו כ-200 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול, זמן קצר באופן משמעותי לעומת
ההערכות עד כה”, מסביר פרופ' אבישי דקל, ראש קבוצת הקוסמולוגיה ממכון רקח לפיסיקה באוניברסיטה העברית בירושלים, את חשיבות הממצאים.

הלוויין מאפ בדק את קרינת הרקע הקוסמית, הממלאת את החלל כולו ומקורה במפץ הגדול. היא התגלתה במקרה ב-1965 על ידי פנזיאס וווילסון, שני מדענים של חברת הטלפונים האמריקאית “בל” שחקרו את המקור להפרעות תקשורת. התגלית כי קיימת קרינה בעלת אופי אחיד מכל כיוון בשמים, התאימה לתחזיותיהם של אסטרופיסיקאים שהתבססו על תיאוריית המפץ הגדול, וזיכתה את פנזיאס ווילסון בפרס נובל. ביוני 2001 שוגר מאפ לחלל כדי
לאסוף נתונים על הקרינה הזו, ומאז הוא מקיף את השמש עם כדור הארץ, במרחק של כ-1.5 מיליון קילומטרים מהארץ.
היתרון במחקר של קרינת הרקע הקוסמית נעוץ בכך שמדובר בקרינה שהיא מעין “צילום” של היקום בשלביו הראשונים. היקום היה בתחילתו דחוס, חם מאוד ואטום לקרינה (כבתוך ערפל סמיך). בהדרגה חלה התקררות, וכשהיקום היה בן כ-380 אלף שנה ירדה הטמפרטורה לכ-4,000 מעלות צלזיוס והיקום הפך לשקוף לקרינה, שהחלה לנוע בו בחופשיות. כיום, הבדלים זעירים בין עוצמות הקרינה הנצפות בכיוונים שונים בשמים, מהווים מקור למידע רב על מבנה היקום והתפתחותו.

מחקר קרינת הרקע הקוסמית הוא גולת הכותרת של המחקר הקוסמולוגי כיום, אך הוא מתאפשר בעיקר מהחלל, בגלל ההפרעה שיוצרת האטמוספירה של כדור הארץי. לפני כעשור שוגר הלוויין “קובי” (COBE – Cosmic Background Explorer) שחקר את קרינת הרקע. גם בלונים מיוחדים המשייטים בגובה רב, בגבול האטמוספירה, מספקים נתונים על קרינת הרקע, אך הממצאים של מאפ הם הראשונים באיכות גבוהה ובכיסוי של כל השמים.

על פי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, היקום עצמו עשוי להיות שטוח או מעוקם – בדומה לפני השטח של כדור, למשל. מידת העקמומיות של היקום קובעת אם הוא סופי או אינסופי. לכן אחת השאלות הבסיסיות ביותר בקוסמולוגיה היא כיצד מעוקם היקום. תצפיות שנערכו בשנים האחרונות מחזקות את ההערכה כי היקום שטוח, והנתונים של מאפ מוסיפים אישוש נוסף להערכה זו.

באמצעות התוצאות של מאפ ניתן גם לאמוד את תכולתו של היקום: רק %4 מהיקום הם חומר רגיל, שממנו מורכבים הכוכבים, כוכבי הלכת ובני האדם. שאר היקום מורכב מ”חומר אפל” (%23) – חלקיקים שטיבם אינו ידוע עדיין; ומ”אנרגיה אפלה” (%73), הפועלת כמו כוח דוחה, בניגוד לכוח המשיכה, וגורמת להאצת התפשטות היקום. מדידות אלה מתאימות לדעה הרווחת הקרב המדענים בשנים האחרונות.

פרופ' דקל מסכם: “מתמונת היקום הצעיר כפי שעולה מנתוני הלווין מאפ ניתן להסביר את תהליך התפתחותו של היקום: אזורים צפופים יחסית הפעילו כוח כבידה גדול יותר, קרסו לתוך עצמם, ויצרו את הגלקסיות וצבירי הגלקסיות שאנו רואים היום. השינויים הנמדדים בקרינת הרקע הקוסמית מהווים עדויות ישירות ל'זרעים' הראשוניים שמהם 'צמחו' כל העצמים ביקום”.