אסטרונומיה – תיאוריית המפץ הענק

סוג חדש של סופרנובה מאלץ את האסטרונומים לחשוב מחדש על חייהם של הכוכבים הגדולים ביותר

מאת: מייקל מוייר

כשיקיץ הקץ על השמש שלנו בעוד כחמישה מיליארד שנים, היא תתפוגג ותהפוך לננס לבן ובלתי פעיל. כוכבים גדולים יותר כבים בתהליך של פיצוץ. אם המסה שלהם גדולה יותר מפי 10 ממסת השמש שלנו הם קורסים בעוצמה גדולה דיה כדי להצית סופרנובה, אחד המאורעות עתירי האנרגיה ביותר ביקום. זה עשרות שנים האסטרונומים חושדים שקיים סוג של התפוצצות כוכבית עוד יותר גדולה: סופרנובה מסוג "אי-יציבות זוגות" (pair-instability), שהאנרגיה שלה גדולה פי 100 מן האנרגיה של סופרנובה רגילה. בשנה האחרונה גילו אותה סוף סוף שני צוותי אסטרונומים, וסרטטו בבת אחת גבול חדש לגודל שאליו יכולים להגיע דברים ביקום שלנו.

בכל הכוכבים מתקיים איזון בין כוח הכבידה ובין הלחץ. בשעה שיסודות קלים כגון מימן מתמזגים (כלומר, עוברים מיזוג או היתוך גרעיני) בליבתו של כוכב, התגובות יוצרות פוטונים שמפעילים לחץ כלפי חוץ ומאזנים את משיכת הכבידה. בכוכבים גדולים יותר הלחץ בליבה גבוה דיו כדי למזג יסודות כבדים יותר כגון חמצן ופחמן, תהליך שיוצר עוד יותר פוטונים. אבל בכוכבים גדולים יותר מכ-100 מסות שמש אין זה פשוט כל כך. כשגרעיני החמצן מתחילים להתמזג זה עם זה, התגובה משחררת פוטונים אנרגטיים כל כך עד שהם הופכים באופן ספונטני לזוגות של אלקטרון ופוזיטרון. בלי פוטונים אין לחץ שמופעל כלפי חוץ, והכוכב מתחיל לקרוס.

יש שתי אפשרויות למה שיקרה בהמשך. הקריסה יכולה ליצור עוד יותר לחץ, שיצית די חמצן כדי ליצור פרץ אנרגיה. הפרץ הזה חזק דיו כדי להעיף את השכבות החיצוניות של הכוכב, אבל לא כדי ליצור סופרנובה מלאה. המחזור הזה יכול לחזור על עצמו בפעימות (פולסים), ואסטרונומים מכנים מצב כזה בשם סופרנובת אי-יציבות זוגות "פועמת". הפעימות נמשכות עד שהכוכב מאבד די מסה כדי לסיים את חייו בסופרנובה רגילה. קבוצת מחקר בראשות רוברט מ' קווימבי מן המכון הטכנולוגי של קליפורניה (קלטק) הודיעה שהיא זיהתה סופרנובה כזו ושלחה מאמר בנושא לפרסום.

אם הכוכב גדול ממש, וכאן אנחנו מדברים על יותר מ-130 מסות שמש, אז הקריסה מתרחשת מהר כל כך וצוברת כל כך הרבה התמד עד שאפילו מיזוג חמצן אינו יכול לעצור אותה. כל כך הרבה אנרגיה מתפתחת במרחב צר כל כך עד שלבסוף כל המערך הזה מתפוצץ, ואינו משאיר מאחוריו כלום. זה "הדבר האמיתי, הכי גדול שיש," אומר אבישי גל-ים, אסטרונום במכון ויצמן למדע ברחובות, שהקבוצה שלו טוענת במאמר שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Nature שהיא הראשונה שגילתה סופרנובת אי-יציבות זוגות מלאה (סיינטיפיק אמריקן שייכת לקבוצת ההוצאה לאור של Nature).

לפני הממצאים האלה, טענו רוב האסטרונומים שכוכבים ענקיים בגלקסיות סמוכות משילים את רוב המסה שלהם לפני שהם גוועים, כך שסופרנובת אי-יציבות זוגות אינה בגדר האפשר. כעת חושבים מחדש על הרעיונות האלה, לאחר שההתפוצצויות הגדולות ביותר האלה הוכיחו את קיומן בסגנון מרהיב עין.