סיקור מקיף

שביל החלב מאסיבי יותר, מסתחרר מהר יותר וקרוב לוודאי שיתנגש באנדרומדה

מערכת השמש שלנו נמצאת במרחק של כ-28 אלף שנות אור ממרכז שביל החלב. במרחק זה, כך מעידות התצפיות החדשות, אנו נעים במהירות של כמיליון קמ"ש בהקפת הגלקסיה ולא כ-800 אלף קמ"ש כפי שסברו קודם לכן

תפיסת אמן של שביל החלב: הנקודות הכחולות והירוקות מעידות על מדידות מרחק. איור: Robert Hurt, IPAC; Mark Reid, CfA, NRAO/AUI/NSF
תפיסת אמן של שביל החלב: הנקודות הכחולות והירוקות מעידות על מדידות מרחק. איור: Robert Hurt, IPAC; Mark Reid, CfA, NRAO/AUI/NSF

עבור רבים מאיתנו, פעולת ההתבוננות מקרוב במראה לאחר חופשה מספקת הפתעה. כך גם האסטרונומים שבחנו מקרוב את גלקסית שביל החלב מצאו כי הגלקסיה שלנו הרבה יותר מאסיבית מאשר חשבו עד כה. מדידות מדויקות במיוחד של שביל החלב גילו כי הגלקסיה שלנו מסתובבת בכ-150 אלף קמ"ש מהר יותר ממה שסבר עד כה.

גידול זה במהירות, אומר מארק רייד ממרכז הארווארד סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה, מגדיל את מסת שביל החלב ב-50%. המסה הגדולה ביותר, בתורה, משמעותה דחיפה כבידתית גדולה יותר המגדילה את הסבירות להתרסקות עם גלקסית אנדרומדה או עם גלקסיות קטנות יותר. כך שאם אנו מהירים יותר אנחנו גם כבדים יותר ובעלי סיכוי רב יותר להפגע.

המדענים השתמשו במערך הגדול מאוד (VLBA) של טלסקופי רדיו כדי למפות מחדש את שביל החלב. הם ניצלו את היכולת חסרת התקדים של VLABA לצלם תמונות מפורטות במיוחד, ופעלו לפי תוכנית אורכת טווח למדידת מרחקים ותנועות בגלקסיה שלנו.

בכנס האיגוד האסטרונומי האמריקני בלונג ביץ' קליפורניה המתקיים בימים אלה, אמר רייד כי הוא השתמש בפרלקסה טריגונומטרית (פָּרָלַקְסָה, שינוי מדומה במיקומו של עצם עקב שינוי במיקומו של הצופה) כדי לבצע את המדידות. "זו בדיוק אותה שיטה שבה משתמשים סוקרים החוקרים את כדור הארץ כדי למדוד מרחקים." אמר. "וזהו גם תקן הזהב של המדידות באסטרונומיה."

בפרלקסה טריגונומטרית נעשה שימוש לראשונה ב-1838 כדי למדוד את המרחקים הראשונים לכוכבים, ואולם באמצעות טכנולוגיה טובה יותר הדיוק כעת גדול פי 10,000.

מערכת השמש שלנו נמצאת במרחק של כ-28 אלף שנות אור ממרכז שביל החלב. במרחק זה, כך מעידות התצפיות החדשות, אנו נעים במהירות של כמיליון קמ"ש לשעה בהקפת הגלקסיה ולא כ-850 אלף קמ"ש כפי שסברו קודם לכן.

המדענים צפו ב-19 איזורים שבהם מתקיימת פעילות יצירת כוכבים בכל רחבי הגלקסיה. בכמה איים בתוך השטח הזה, מתחזקות מולקולות הגז ופולטות באורח טבעי פליטות רדיו באותה הדרך שבה לייזרים מגבירים אותות אור. איזורים אלה, המכונים מייזרים קוסמיים משמשים כאבני דרך בהירות עבור ראית הרדיו החדה של ה-VLBA. באמצעות תצפית באיזורים אלה בנפרד בזמנים שבםה כדור הארץ נמצא באיזורים מנוגדים של מסלולו סביב השמש התאפשר לאסטרונומים למדוד את התזוזה הזעירה הנראית של מיקום העצמים הללו כנגד הרקע של העצמים הרחוקים יותר.

האסטרונומים מצאו כי המדידות הישירות שלהם שונות מהמדידות הבלתי ישירות הקודמות, לפעמים בשני סדר גודל. איזורי יצירת הכוכבים שבהם שוכנים אותם מייזרים קוסמיים "מגדירים את הזרועות הספיראליות של הגלקסיה" מסביר רייד. מדידת המרחקים לאיזורים אלה תשמש מעין מקל מדידה למיפוי המבנה הספיראלי של הגלקסיה. האיזורים שבהם נוצרים כוכבים נראים בתמונה לעיל כנקודות כחולות וירוקות. מיקום השמש (ואנחנו) מוקף בעיגול.

ה-VLBA יכול להתאים את עצמו לקצב סיבוב כדור הארץ ולכך לאתר את התמונה האמיתית של העצמים כשהם מקיפים את מרכז שביל החלב, בדיוק רב יותר. אם נוסיף לכך את מדידות התנועות לאורך קו הראיה, הנובעת מהשינוי בתדירות פליטת הרדיו של המייזרים, האסטרונומים מסוגלים לקבוע את התנועה התלת ממדית של איזורי יצירת הכוכבים. באמצעות שימוש במידע זה, מדווח רייד כי מרבית איזורי יצירת הכוכבים אינם עוקבים אחר מסלול מעגלי כשהם מקיפים את הגלקסיה. במקום זאת אנו מוצאים אותם נעים לאט יותר מאשר איזורים אחרים כשהם מקיפים את המרכז במסלול אליפטי ולא מעגלי.

החוקרים קישרו בין תופעה זו לבין מה שהם מכנים גלי הלם של צפיפות ספיראלית, שבה הגז שבתחילה נמצא במסלול מעגלי, נדחס ונוצרים ממנו כוכבים, וכך הוא נדחף למסלול חדש – אליפטי. תופעה זו היא הממשיכה לתחזק את המבנה הספיראלי של הגלקסיה.

רייד ועמיתיו מצאו הפתעות נוספות. הם מדדו מרחקים לאיזורים מרובים בזרוע ספיראלית בודדת וכך התאפשר להם לחשב את הזוית של הזרוע. "מדידות אלה" אמר רייד, "מעידות כי לגלקסיה שלנו יש ארבע זרועות ספירליות של גז ואבק שבהם נוצרים כוכבים חדשים ולא שתיים כפי שהיה מקובל לחשוב עד כה. סקרים עדכניים באמצעות טלסקופ החלל שפיצר של נאס"א מציעים כי הכוכבים הותיקים ביותר שוכנים בעיקר בשתי זרועות ספיראליות, דבר שמעלה את השאלה מדוע הכוכבים הזקנים יותר לא מופיעים בכל הזרועות. מתן תשובה לשאלה זו, אומרים האסטרונומצים, תידרוש מדידות רבות יותר והבנה מעמיקה יותר של הדרך שבה פועלת הגלקסיה.

לפיכך, כעת אנו יודעים שאנו שמנים יותר, כיצד אנו בהשוואה לגלקסיות אחרות בשכונה? "בקבוצה המקומית של הגלקסיות, אנדרומדה נחשבה לאחות הגדולה והדומיננטית." אמר רייד. "ואולם מסתבר שאנו כמעט שווים בגודל ובמסה. איננו תאומים זהים, אלא יותר דומים לתאומים רגילים. סביר שהגלקסיות הללו יתנגשו מוקדם יותר ממה שסברנו, אך הדבר תלוי במדידת התנועה הצידית, דבר שטרם עשינו עד כה."

ה-VLBA היא מערכת של 10 אנטנות טלסקופי רדיו הנמתחים מהוואי ועד לניו אינגלנד ודרומה עד האיים הקאריביים. יש להם את כוח התצפית הגדול ביותר מאשר כל כלי אסטרונומי אחר בעולם. ה-VLBA מייצר באופן שגרתי תמונות חדות ומפורטות יותר מאלו שמצלם טלסקופ החלל האבל. יכולת ההבחנה שלו דומה לקריאה בעיתון בלוס אנגל'ס מניו יורק, דבר שמאפשר לאסטרונומים לקבוע במדויק יותר את המרחקים.

לידיעה ביוניברס טודיי

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

20 תגובות

  1. בלי בעייה אנחנו מגיעים לאיזה 75% ממהירות האור, אומנם מחזיקים במהירות זו רק לחלקיקי שניה, אבל עם מאיץ חלקיקים, אפילו עם הקטנצ'יק שבמכון וויצמן ברחובות,
    ואפילו עם הגדול הזה בז'נבה, בלי בעיה מגיעים לפחות ל75 אחוזים ממהירות האור…

    אם אתה אלקטרון במקרה

  2. ערב טוב מיכאל,

    אכן, תיקוניך נכונים. אני רציתי לפשט ולקצר וגם כך יצאה תגובה ארוכה משרציתי. לדעתי הכתבה לעיל מאוד לא טריויאלית ומחייבת הבנה רחבה ומעמיקה בפיזיקה, היא לא 'מדע פופולרי'.

    משה שאל על האפקטים היחסותיים כתוצאה מכך שהגלקסיה נעה במיליון קמ"ש. לקחתי משוואת יחסות בדבר השינוי באורך כתלות במהירות והצבתי את הנתונים – יצא שחללית שתנוע במהירות האור אל כוכב שמרחקו 4 שנות אור תעשה את המרחק המתוקן בפחות 54 שניות (זמן כדו"הא). זה רק שעשוע, אני לא חותם על כך…

    שבת שלום

  3. לאח הקטן:
    כמה תיקונים:
    כשמודדים בשיטת הפרלקסה כפי שתיארת לא ניתן לזהות את העובדה שנוצר טרפז.
    הרי כל הרעיון הוא איתור מיקומו של הכוכב על ידי ההבדלים בין הזוויות המתקבלות משני הצדדים וקביעת מיקומו כקודקוד המשולש המתקבל משתי זוויות בסיס אלו.
    יש אינסוף טרפזים הנותנים בדיוק את אותן זוויות בסיס ולכן לא ניתן לזהות טרפז בדרך שתיארת.
    אינני יודע בדיוק איך הם השיגו את השיפור בדיוק אבל שתיים מהדרכים בהן השתמשו לשיפור הדיוק מוזכרות בכתבה: האחת היא השימוש הבו זמני ב 19 אזורים במקום באזור אחד והשנייה היא מספר רב של מדידות. בטח מתווסף לכך גם ציוד טוב יותר מזה ששימש את אלה שמדדו בעבר.
    הנושא נעשה מורכב עוד יותר אם מביאים בחשבון את העובדה שלא רק שכדור הארץ נע בתוך מערכת השמש אלא גם מערכת השמש נעה בתוך הגלקסיה במהירות שבדיוק אותה רוצים למדוד.
    בכלל – שיטת הפרלקסה משמשת כאן – לא רק למדידת המרחק לכוכבים – אלא לשימוש בהערכת המרחק (שהתקבלה תוך הישענות על מהירות תנועת מערכת השמש) כדי לחשב את מהירות תנועת מערכת השמש (שעליה – כאמור – כבר התבססו כאילו היא ידועה).
    לכן מדובר, כנראה, בתהליך חישוב איטרטיבי המניח ערכים מסוימים לכל הגדלים וחוזר ומשפר את הערכתו כדי לשפר את ההתאמה ביניהם.

    תיאורך לגבי היות הזרועות תוצאה של גל ההלם נכון (והוא גם מופיע בכתבה) אבל הסיבה למעקב אחרי אזורים נעוצה, כפי שכתוב במאמר, בדיוק בעובדה זו: הם לא עקבו אחרי אזורים סתם אלא אחרי "אזורי יצירת כוכבים" שהם האזורים שבהם נוצרת פליטת המייזר. הם לא עקבו אחרי כוכבים בודדים כיוון שמקור פליטת המייזר הוא אזור יצירת הכוכבים.

    אגב, לא ברורה לי תשובתך למשה.
    הוא שאל על השפעת תנועת מערכת השמש בגלקסיה על "מושגי הזמן והמסה שלנו" ואתה ניסית לענות לו על השפעתו של דבר לא ידוע על זמן טיסתנו לכוכב הקרוב.
    אם נטוס לכוכב הקרוב במהירות האור הרי שמבחינת אלה שטסים תארך הטיסה אפס זמן ומבחינת הצופים על כדור הארץ יתקבל ערך שהוא פונקציה של ההפרש בין מהירות תנועתנו למהירות תנועתו של הכוכב הקרוב. הפרש זה הוא ככל הנראה כמעט אפס ולא מיליון קמ"ש כפי שהנחת בחישוב שעשית.

  4. למשה,

    עשיתי כמה חישובים בנוגע לשאלתך – מהירות הגלקסיה תשפיע יחסותית אבל לא בהרבה !

    בטיסה במהירות האור לכוכב הקרוב (4 שנים) יחסכו לנו 54 שניות. בטכנולוגיה הקיימת אותה טיסה תיארך 80,000 שנה, אבל בגלל האפקט היחסותי היא תיארך 79,999 שנים ו-11 חודשים ו-17 ימים ו-11.5 שעות (חסכנו כ-12.5 יממות) – גם כן משהו 🙂

  5. ולאלירן ולי,

    חוששני שהכתבה מעט מבלבלת, אנסה להבהיר בפשטות:
    המטרה הייתה לעקוב אחרי כוכובים מסויימים בשביל להעריך את גודל הגלקסיה, מסתה ומהירות הסיבוב שלה. רצו להשתמש בשיטה שלא תלויה בעוצמת האור של הכוכבים (אפקט דופלר ועוצמת הארה) אלא בשיטה שמבוססת על מיקום הכוכבים הנצפים ביחס לכדור הארץ. לשיטה הזאת קוראים פרילקסה והיום בגלל שהמכשור השתפר ניתן להגיע לרמת דיוק פי 10,000 מבעבר.

    איך עושים את זה? מסתכלים על כוכב מ"צד אחד" של מערכת השמש (תנועת כדור הארץ) ושוב מה"צד השני" של מערכת השמש. אם הכוכב הנצפה היה סטטי אז היה מתקבל משולש, אבל הוא נע ולכן מתקבל טרפז – וכך אפשר לחשב את מהירות הכוכב.

    כאן יש כמה "אבל"ים (רבים של 'אבל), במרחקים האלה ובהפרעות שיש בתווך מאוד קשה לעקוב אחר כוכב בודד. לכן עקבו אחרי אזורים/קבוצות של כוכבים, שם ישנה פליטה של מייזר (לייזר הוא סוג מסויים של מייזר). מניתוח הנתונים מצאו שיש הבדל משמעותי בין המדידה בדרך זו למדידות הקודמות שהסתמכו כאמור על עוצמת הארה – לפעמים של פי 100 !!!. החוקרים מצאו שכוכבים נעים מהר ממה שחשבו. ולכן, בכדי שהגלקסיה תהיה יציבה, הגלקסיה צריכה להיות כבדה יותר בשביל שיהיה לה מספיק כוח משיכה להחזיק את הכוכבים שנעים מהר יותר ממה שחשבו קודם (שיווי המשקל בין כוח המשיכה לכוח הצנטריפוגלי).

    נראה לי שיש לכם טעות בסיסית – לא הכוכבים מרכיבים את הזרועות הספירליות, הכוכבים חולפים דרך הזרועות הספירליות. הזרועות הספירליות הם סוג של גל הלם/דחיסות/כבידה שגורם לענני אבק להידחס ולהצית כוכבים חדשים – כמו שלא רואים קרן אור של פנס אלא רואים את חלקיקי האבק שבקרן האור. כדור הארץ עובר בסיבובו בגלקסיה כל 140 מיליון שנה דרך 'זרוע ספירלית'.

  6. אלירן: בגדול, כמו שאתה רואה כמה אצבעות יש לך ברגליים.
    בקטן, מסתכלים לכיוונים שונים, רואים כוכבים, מחשבים את המרחק ומגיעים למסקנה שהם חלק מהגלקסיה, ולאט לאט אפשר. זה גם זרועות עיקריות, יש מן הסתם עוד קטנות.
    ובסופו של דבר, ישנם תיאורטיקנים שמפתחים תיאוריות בנושא, חלקם צודקים, חלקם טועים. כמו שעד עכשיו חשבו שיש שתי זרועות, עכשיו חושבים אחרת, וזה בהחלט עשוי להשתנות.

  7. איך יודעים כמה זרועות יש לגלקסייה שלנו בלי לראות אותה מבחוץ?

    תודה.

  8. אבי בליזובסקי:
    כפי שראית בכתבה – אתה עושה כל דבר במהירות אדירה של מיליון קמ"ש – לא רק את התרגום.

  9. משה:
    אין לכך כל השפעה.
    מהירותה של מערכת רק גורמת לכך שמי שצופה בה ממערכת אחרת יראה שהזמנים והמרחקים בה משתנים כפונקציה של ההבדלים בין מערכת הצופה למערכת הנצפית.

  10. אני מציע לחוקרים לקרוא את המאמר הבא להיום בידען.
    אולי ימצאו גם דרך להוסיף כוונת זדון מאחורי המצב העגום העתידי של הגלקסיה.

  11. האם העובדה שאנו נעים במהירות כה גדולה נשפיע על מושגי הזמן והמסה שלנו בהקשר לתורת היחסות?
    ואם פעם שביל החלב היה נע במהירויות אף יותר גדולות?

  12. חן טי
    כדי להתחיל לענות לך חיפשתי על הדף את המילה "חור" כי רציתי לראות אם המאמר מזכיר את הנושא באופן כלשהו.
    לא מצאתי והחיפוש מצא במקום זה חלק מן המילה "בחורות" בפרסומת גוגל השואלת אם אני מאוהב בידידה שלי.
    אנצל הזדמנות זו כדי להודיע לאותו נודניק שכל פעם שואל אותי שאלה זו מחדש שזה כלל לא עניינו ולא יעזור לו אם ישאל אותי גם אלף פעם.
    באשר לחורי תולעת, עד כמה שאני יודע אין איש יודע אם הם קיימים ואם אפשר לייצר אותם.
    עצם השימוש במילה נובע מכך שמשוואות תורת היחסות מאפשרות את קיומם אבל יש לזכור שאלו משוואות דינאמיות המגדירות בעצם איך מצב היקום משתנה מרגע לרגע. מצב יציב הוא מצב שהיקום יכול לשמר ליותר מרגע. עד היום לא הצליחו להראות שיתכן מצב יציב של חור תולעת.
    כל זה – מצד התיאוריה.
    צד אחר של המדע הוא צד הניסוי אבל אם נמשיך במשחק המילים שבגללו חזרתי על המילה "צד" עד כה – עלי לומר שהמדע טרם צד כזה חור גם בניסוי.

    ליאור:
    תתפלא מה שאפשר לעשות כשכוחותיהם של המפץ הגדול ושל האנרגיה האפלה עומדים לרשותך במשך מיליארדי שנים.
    עם משאבים כאלה ממש קל להגיע למיליון קמ"ש אבל משאבים אלה אינם עומדים לרשות החללית שלך והיא – מסכנה – לא תצליח לברוח מן הקטסטרופה באמצעות הטכנולוגיה הידועה.

  13. טעות ביחידות !
    קמ"ש לשעה זו יחידת תאוצה ואילו קמ"ש היא יחידת מהירות !!

  14. שאלה:1.איך מגיעים למיליון קמ"ש והאם ההבנה של אופן ההגעה למהירות זו תוכל לעזור לנו להגיע גם למהירות זו.
    2. אם זו מהירות יחסית, אם חללית תאט או טטוס ב"רוורס" נוכל להגיע למקונמות הרבה יותר רחוקים.

    נ.ב:אני לא מדען בתחום.

  15. אבי, אני מתנצל על שהשאלה איננה קשורה למאמר.
    מיכאל, אני שואל כאן כי זה דיון חדש:
    מה ידוע היום על אפשרות הקיום של חור תולעת? האם זה רק רעיון מד"בי או תיאוריה עם יותר מדי נעלמים ופחות מדיי עדויות שתבססנה אותה כרצינית?
    האם חור טולעת זו טכנולוגיה שניתן לייצר אותה, על פי התיאוריה, או תוצאה של הטבע שרק ניתן להשתמש בה במיקומים מסוימים ביקום ?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן