# לצפות בהיווצרות היקום באמצעות גלי המיקרו

> לקרינת הרקע בגלי מיקרו, שיכולה לספר לנו על הרגעים בהם נוצר היקום, יש היבט שכמעט לא נחקר, ואם נוכל לצפות בו במכשיר מדויק דיו הוא יחשוף פרטים חדשים על היקום המוקדם. היבט זה הוא טווח התדרים, הספקטרום, של הקרינה מאת: ג'ורג' מאסר הקוסמולוגים מרבים לדבר על קרינת הרקע בגלי-מיקרו, הצוהר שלהם ליקום כשהיה תינוק בן 400,000 שנה, עד שנדמה שכבר מיצו בנושא כל מה שאפשר. ככלות הכול, המשימה של "פלנק",…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/study-the-universe-in-microwave-0509091
- Author: סיינטיפיק אמריקן ישראל
- Published: 2009-09-05T00:15:56+03:00
- Modified: 2012-06-30T15:40:49+03:00
- Sections: ראשית היקום
- Topics: היקום המוקדם, המפץ הגדול, התפשטות היקום, קוסמולוגיה, קרינת הרקע הקוסמית

## Article

לקרינת הרקע בגלי מיקרו, שיכולה לספר לנו על הרגעים בהם נוצר היקום, יש היבט שכמעט לא נחקר, ואם נוכל לצפות בו במכשיר מדויק דיו הוא יחשוף פרטים חדשים על היקום המוקדם. היבט זה הוא טווח התדרים, הספקטרום, של הקרינה מאת: ג'ורג' מאסר הקוסמולוגים מרבים לדבר על קרינת הרקע בגלי-מיקרו, הצוהר שלהם ליקום כשהיה תינוק בן 400,000 שנה, עד שנדמה שכבר מיצו בנושא כל מה שאפשר. ככלות הכול, המשימה של "פלנק", הלוויין החדש של סוכנות החלל האירופית, היא למעשה לחלץ "את כל המידע הזמין" מתוך התבניות המרחביות של הקרינה. עם זאת, הקוסמולוגים שחושבים על השלב שאחרי פלנק אומרים שיש לקרינה היבט שכמעט לא נחקר, ואם נוכל לצפות בה במכשיר מדויק דיו הוא יחשוף פרטים חדשים על היקום המוקדם. היבט זה הוא טווח התדרים, הספקטרום, של הקרינה. אסטרונומים משתמשים כדבר שבשגרה בקשת הצבעים שנפלטת מן השמש ומכוכבים אחרים כדי לקבוע ממה הם מורכבים. בכנס של האגודה האמריקנית לאסטרונומיה, שנערך בינואר 2009, טען האסטרופיסיקאי הידוע ראשיד סוניאב ממכון מקס פלנק לאסטרופיסיקה בעיר גרכינג שבגרמניה, שממשיכו של הלוויין "פלנק" עשוי לאסוף טביעות אצבע דומות מקרינת הרקע, שהספקטרום שלה נראה, נכון לעכשיו, כללי וחסר ייחוד. על פי השקפת העולם המקובלת, קרינת הרקע מורכבת מפוטונים שנוצרו ברגעים הראשונים של המפץ הגדול. הם עברו פיזור מפרוטונים ומאלקטרונים במין משחק פליפר קוסמי עד שהכול התקרר במידה שדי בה לאפשר לפרוטונים להיקשר לאלקטרונים וליצור אטומי מימן - תהליך הקרוי רקומבינציה או שחבור. מכיוון שהאטומים ניטרלים מבחינה חשמלית הם פחות נוטים לפזר פוטונים. כך התחילו הפוטונים לזרום במרחבי החלל בקווים ישרים פחות או יותר. משחק הפליפר מעך לגמרי את הספקטרום שלהם, כך שהמידע היחיד שהקוסמולוגים יכולים ללקט ממנו הוא הצפיפות הכוללת של החומר. עם זאת, התמונה הזאת פוסחת מעל שני היבטים דקים. ראשית, נדרש פרק זמן כלשהו עד שהפרוטונים הצליחו להיקשר בחוזקה לאלקטרונים. בתחילה, אחיזתם הייתה רופפת. אטום שאך נוצר היה צריך לאבד אנרגיה, על ידי פליטת פוטונים, כדי להתייצב, והוא עשה זאת בזמנו החופשי. כדי לסבך את התמונה עוד יותר, פוטון מאטום אחד נטה להעיף אלקטרון מאטום אחר. כמו סרטנים בתוך דלי, האטומים הכשילו זה את זה. העוינות ההדדית שלהם נרגעה בזכות ההתפשטות הקוסמית, שדלדלה את אנרגיית הפוטונים ולאט לאט הטתה את הכף לטובת היווצרות אטומים ולא הריסתם. מסגרת הזמן שמדברים עליה בדרך כלל, 400,000 שנה, היא רק בגדר נקודת ציון נוחה; בפועל נדרשו כשני מיליון שנים עד שהושלם השחבור. ההיבט השני הוא שלמרות שהיקום היה מורכב בעיקר ממימן, הייתה בו גם כמות לא מבוטלת של הליום. לגרעיני הליום, הכוללים שני פרוטונים, מטען חיובי גדול פי שניים ממטען גרעין המימן, ולכן הם קושרים אלקטרונים חזק יותר. מכאן שגרעיני הליום יצרו אטומים מוקדם יותר מגרעיני מימן: את האלקטרון הראשון שלהם הם לכדו בגיל 15,000 שנה בערך ואת האלקטרון השני בגיל 100,000 שנה. יותר מזה, הם הצליחו לחמוק מתסמונת דלי הסרטנים. חיל החלוץ של אטומי המימן פעל כמשכך שיירט את הפוטון שפלט אטום הליום אחד לפני שיספיק להשמיד אטום אחר, בדומה להאטת נויטרונים על ידי מים כבדים בכורים גרעיניים. אטומי הליום נוצרו איפוא במהירות. הפוטונים שפלטו אטומי המימן וההליום הוסיפו למרק הבראשיתי קצת טביעות אצבע המעידות על הרכבו. מדידת מספר הפוטונים שנפלטו מן ההליום תקבע בדיוק כמה הליום יצר היקום - גודל שכיום אין ברירה אלא להעריכו באמצעות אקסטרפולציה לא פשוטה מכמות ההליום המצוי בכוכבים. "זוהי דרך ברורה לגמרי למצוא את השיעור היחסי של הליום בראשיתי", אומר סוניאב. בנוסף לכך, פוטונים שנפלטו מהליום נוצרו בעידן שקדם לשחרור קרינת הרקע הקוסמית. ייתכן אפוא שהם נושאים את חותמם של תהליכים שכיום אינם גלויים לנו, כגון התפרקויות של חלקיקים אקזוטיים. הבעיה היא שעל כל פוטון של הליום יש מיליארד פוטונים בראשיתיים. למרבה השמחה, אטומי ההליום נוצרו מהר מאוד ולכן הפוטונים שהם פלטו מרוכזים באופן בולט בתדירויות מסוימות, המכונות קווים ספקטרליים. סוניאב ועמיתו יֵנְס כְלוּבָּה מן המכון הקנדי לאסטרופיסיקה תיאורטית דחפו ליזום משימה חדשה לסריקת תדירויות כדי לחפש אחר שיאים במספר הפוטונים, כמו העברת אצבע על משטח כדי לזהות גבשושית קטנה מכדי שסרגל יוכל למדוד. "כדי לצפות בקווים האלה יהיה צורך לצפות בנקודה קבועה בחלל ולסרוק בה את התדירויות", אומר חוזה אלברטו רוביניו-מרטין מן המכון לאסטרופיסיקה באיים הקנריים. לעומת זאת, המשימות הנוכחיות, ובכללן הלוויין פלנק, סורקות את החלל בתדירות קבועה. באופן מסוים ההיסטוריה הקוסומולוגית חוזרת. במשך עשרות שנים נראו המדידות המרחביות של קרינת הרקע בגלי-מיקרו אחידות לגמרי עד שהקוסמולוגים זיהו את התנודות המרחביות. כעת המדידות הספקטרליות נראות אחידות לגמרי. ברגע שהקוסמולוגים יראו תנודות ספקטרליות, הם מצפים למבול נוסף של מידע על אודות היקום המוקדם. המאמר פורסם בגיליון יולי של המגזין "סיינטיפיק אמריקן - ישראל "