חוקרים מצאו דרך לחקור סופרנובות בעזרת חלקיקי ניטרינו וגלים גרביטציונים

חוקרים מהמכון הטכנולוגיה בקליפורניה (Caltech), הריצו סימולציות ומצאו דרך למדוד את מהירות הסיבוב של כוכבים גוועים לפני הפיכתם לסופרנובה.

איתור גלעיני סופרנובות בעזרת חלקיקי ניטרינו וגלים גרביטציונים. איור: קלטק.
איתור גלעיני סופרנובות בעזרת חלקיקי ניטרינו וגלים גרביטציונים. איור: קלטק.

בכל מאה שנה, כ-2 כוכבים בממוצע בגלקסיה שלנו מתפוצצים, והופכים לסופרנובה. ההתפרצויות הללו שולחות זרמים המורכבים מחלקיקי יסוד המכונים ניטרינו לכיווננו, ויוצרים כפלים במרחב-זמן, המכונים גלים גרביטציונים. כ-1,000 סופרנובות כבר התפרצו באזורים רחוקים של שביל החלב, והמדענים מחכים לניטרינו ולגלי הכבידה שאמורים להגיע מהם.

על פני כדור הארץ, גלאי ניטרינו וגלאי גלים גרביטציונים יכולים לאתר אותות, שיספקו מידע בנוגע לגופים המאסיביים שמהם הם הגיעו. אם המדענים רוצים לפענח את המידע, הם צריכים לדעת מראש כיצד לנתח את הנתונים שיתקבלו בגלאים. בדיוק לשם המטרה הזו, חוקרים מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה (Caltech) הריצו סימולציות ממוחשבות של אירועי התפרצויות סופרנובה. ואחת מהמסקנות שלהם הייתה, שאם ליבת הכוכב הגווע מסתובבת במהירות לפני שהוא מתפוצץ, חלקיקי הניטרינו והגלים הגרביטציונים שיפלטו כתוצאה, יהיו בעלי אותה תדירות אוסילציה.

"ראינו את הקורלציה הזו בתוצאות מהסימולציה ולגמרי הופתענו", אומר פרופסור כריסטיאן אוט, החוקר המוביל. "בסיגנלים של הגלים הגרביטציונים מתקבלת אוסילציה אפילו במצב של סיבוב איטי. אך אם הכוכב מסתובב במהירות גבוהה, ניתן להבחין באוסילציות דומות גם בחלקיקי הניטרינו וגם בגלים הגרביטציונים, לפי זה אפשר להסיק על מהירות הסיבוב של הכוכב טרם התפרצותו".

המדענים עדיין לא יודעים את כל הפרטים אשר גורמים לכוכב מאסיבי (בגודל של כ-10 מסות שמש ומעלה) להפוך לסופרנובה. מה שהם כן יודעים זה שכאשר כוכב כזה מכלה את כל הדלק, הוא אינו יכול עוד להתנגד למשיכה הגרביטציונית שלו, והוא מתחיל לקרוס אל תוך עצמו, בתהליך שהופך אותו לכוכב פרוטו-ניטרונים. כעת המדענים גם יודעים שבמהלך האירוע, כוח נוסף, הכוח הגרעיני החזק, משתלט וגורם לגלי-הלם אשר קורעים את הליבה הכוכבית. אבל גלי ההלם הללו אינם מספיק אנרגטיים על מנת לגרום לפיצוץ עצמו.

החוקרים משערים כי ישנו "מכניזם סופרנובה", שגורם לכוכב להתפוצץ. התיאוריה הנוכחית מציעה מספר אופציות. על פי אחת מהן, יתכן והניוטרונים סופחים את גלי ההלם ומתדלקים אותם מחדש. על פי סברה אחרת, כוכב הפרוטו-ניטרונים מסתובב במהירות גבוהה, והופך להיות מעין "דינמו". בכך הוא יוצר שדה מגנטי שיוצר סילון אנרגטי המתפרץ מהקטבים. דבר זה גורם לגלי ההלם להתגבר ולבסוף מוביל לפיצוץ. על פי הקורלציה החדשה שנמצאה בניסוי, צוותו של אוט הצליח למצוא דרך לקבוע האם ליבת הכוכב המסתובבת משחקת תפקיד משמעותי בפיצוץ הסופרנובה.

זה לא קל ללקט מידע על כוכב גווע באמצעות תצפיות (למשל בעזרת טלסקופ), מכיוון שהתצפיות מקנות מידע על פני השטח של הכוכב, ולא על ההרכב הפנימי. מצד שני, ניטרינו וגלים גרביטציונים נפלטים מתוך ליבת הכוכב, והם אף אינם באים במגע עם חלקיקים אחרים בעודם נפלטים אל החלל במהירות האור.

יכולתם של הניטרינו לעבור מבעד לחומר, ולבצע אינטראקציה רק באמצעות הכוח הגרעיני החלש, עושה אותם לכמעט בלתי ניתנים לאיתור. עם זאת, חלקיקי ניטרינו כבר התגלו בעבר: חלקיקי ניטרינו מסופרנובה 1987a בענני מגלן הגדולים אותרו ב-1987. אם סופרנובה הייתה מתפרצת בשביל החלב, החוקרים משערים שגלאי הניטרינו היו מאתרים כ-10 אלף חלקיקים. בנוסף, כיום ישנם גלאי גלים גרביטציונים (כמו LIGO של MIT), שיכולים לאתר גלים כאלו.

להודעה של החוקרים

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

9 תגובות

  1. נדמה לי שהתכוונה יעל פטר לכתוב: "…קפלים במרחב-זמן, המכונים גלים גרביטציונים.."
    ושגתה. יתר הכתבה מאד מעניינת.

  2. לענתי
    גם אם את\ה מתפלמס\ת עם צבי ברוב ידענותך
    נא לשמור על הנימוס והצניעות
    זה לא יגרע מדבריך מאום
    חן, חן.

  3. ענתי,

    נחמד שאת מעוניינת לפתוח לפתוח לי את המחשבה אך זה לא משנה את הדברים הנכונים שכתבתי קודם.
    במאמר ששלחת מצויין בפירוש כי: "We haven't found strange stars yet," Jaikumar explains
    כלומר אין כל ראייה תצפיתית לקיומם של כוכבי קווארקים – וזה לא מפתיע, בין היתר כי הם כנראה יתנהגו די דומה לכוכבי ניוטרונים. אני לא אומר שיש או אין כאלה, זה באמת לא התחום שלי ולכן לא נכון שיהיו לי עמדות בנושא. כל מה שאני יודע הוא שבינתיים:
    1. לא יודעים לטפל בכוח החזק הפועל בין יתר ממספר נוקלאונים ולכן לא ניתן לטפל כמו ששצריך בשאלות כאלה.
    2. בנוסף וכחלק מזה לא יודעים לרשום משוואות מצב של חומר מנוון בלחצים כאלה.
    לפיכך, ממש לא מפתיע אותי שלא יודעים האם קיימים כוכבים כאלה או לא וכשמישהו כותב באתר דברים לא מדוייקים שעלולים ליצור אצל קוראים הבנות לא נכונות, חשוב להתייחס אליהם ולצורך כך, ויקיפדיה היא מקור טוב שמסכם לא רע את עיקרי הידיעות נכון להיום.

  4. ענתי,
    נראה לי שאת טועה במינוח. כוכב ניטרונים אינו יכול לעולם להיות בעל מסה של כ-100 מסות שמש. למעשה כוכב הניוטרונים הכבד ביותר שנתגלה עד כה הוא בעל מסה של שתי מסות שמש בלבד:
    http://www.hayadan.org.il/sciencedaily-your-source-for-the-latest-research-news-and-science-breakthroughs-updated-daily-science-news-share-blog-cite-print-email-bookmark-astronomers-discover-most-massive-neutron-star-0811101/
    ידוע כי ליבה שמסתה מעל 3 מסות שמש, צפויה לקרוס לחור שחור ולא לכוכב ניוטרונים (גבול טולמן-אופנהיימר-וולקוף) – בחישוב סדרי גודל פשוט מקבלים בדיוק את מסת צ'אנדרסקאר (1.4 מסות שמש) וההגדלה ל-3 מסות שמש נובעת מהתחשבות ביחסות כללית.

    אני מניח שהתכוונת לכך שכוכבי ניוטרונים שמקורם בכוכב רגיל שמסתו מעל 100 מסות שמש מצויים במצב פלסמת קווארק גלואון. אז כך:
    א. כוכבים בעלי 100 מסות שמש הן הרבה מעבר לגבול שבנסיבות רגילות הופך לחור שחור ולא לכוכב ניוטרונים. יש ויכוחים על הגבול המדוייק, אבל כל הדיבורים מסתובבים סביב סדר גודל של כ-10 מסות שמש.
    ב. באשר למצב פלסמת גלואון – זהו מצב תיאורטי שאמור להתקיים באנרגיות גבוהות מספיק (מספיק גבוהות בשביל לפרק את הנוקלאונים לקווארקים). מצב זה עשוי להווצר בכוכבי ניוטרונים מאסיביים אך בינתיים אין לכך כל ראיות וממש לא קיימת הסכמה לגבי זה. אגב, זה מה שנקרא "כוכבי קווארקים".

  5. חושם
    לא, אי אפשר לינק גלים גרביטציונים.. אני חושב.. או אולי בכלל אסור… מה אתה חושב? אולי זה בכלל לא ניתן לינק גלים גרביטציונים? )

  6. יתכן וישנם מספר סוגים שונים של כוכבי נויטרון עם ליבות שונות דבר הנקבע בעיקר על פי המסה אך גם על פי הסיבוב
    בכוכבי נוטרונים כבדים עד 100 מסות שמש הליבה היא דמוית נוזל/גז במצב הקרויי פלסמת קוורק גלואון.
    יתכן וקיימים כוכבי נויטרונים המכילים את הקוורק "מוזר" בכמויות גדולות

  7. עד כמה שאני יודע , עדין לא גילו ומדדו גלי כבידה כך שהכל כאן עדין בתיאוריה.
    יש גם להסביר את ההצהרה במאמר: " כ-1,000 סופרנובות כבר התפרצו באזורים רחוקים של שביל החלב, והמדענים מחכים לניטרינו ולגלי הכבידה שאמורים להגיע מהם." סוף ציטוט.
    בשביל החלב מאז קיומו התפוצצו יותר מאלף סופר נובות!
    הכוונה היא כניראה ש:-
    בחמישים אלף השנים האחרונות התפוצצו בשביל החלב כאלף סופר נובות (אחד כל כחמישים שנה) שעדין לא ראינו אותם בכדור הארץ בגלל מרחקם. יהיה טוב לדעת כיצד לנחש מי מכל 100 מיליארד הכוכבים עומד להיות הסופר נובה ולחקור לגביו עוד לפני שיראה הפיצוץ.
    יום טוב ובהצלחה לחוקרים
    סבדרמיש יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן