בלתי ניתן לעצירה

חלל / תצפיות המאשרות כי צבירי גלקסיות מסיוויים היו קיימים בעת שהיקום היה צעיר, מצביעות על כך שהיקום ימשיך להתפשט לנצח

אבישי גל-ים

אילו היה היקום צפוף, המבנים הקיימים בו היו מתפתחים במהירות גדולה יחסית. אם לפני זמן רב כל כך היו קיימים צבירי גלקסיות מסיוויים, היקום היה אמור להכיל כיום הרבה יותר צבירים מאשר אלה המופיעים בו למעשה.

תצפיות חדשות מאשרות כי צבירי גלקסיות, מערכות עצומות המכילות כמויות חומר גדולות פי מיליוני-מיליארדים מזו שבשמש, היו קיימים כאשר גיל היקום היה רק כרבע מגילו כיום. קיומם של צבירים מסיוויים וצעירים כאלה מצביעה על כך שצפיפות החומר הממוצעת ביקום כולו היא נמוכה, ומכאן נובע שהיקום צפוי להתפשט לנצח.

ההנחה המקובלת על החוקרים כיום היא כי היקום נוצר ב”מפץ גדול”: התפוצצות עצומה שבה נוצר היקום כשהוא צפוף ביותר, לוהט לאין שיעור ומתפשט לכל עבר. התפתחותו של היקום לאחר המפץ הגדול נקבעת, על פי המודלים המקובלים, על ידי האיזון בין שני תהליכים: ההדף מן המפץ הגדול גורם ליקום להתפשט, ואילו כוח משיכת הכבידה, הפועל בין חלקיו השונים של היקום, גורם להאטת ההתפשטות. כוח הכבידה בין שני גופים חזק יותר ככל שמסותיהם גדולות יותר וחלש יותר ככל שהמרחק ביניהם גדל. זו הסיבה שצפיפותו הממוצעת של היקום היא זו שקובעת למעשה את התפתחותו: אם הצפיפות גדולה מספיק, כוח המשיכה יהיה חזק דיו על מנת לגבור על ההדף מן המפץ הגדול, והתפשטות היקום תיעצר. במקרה כזה, יש אפשרות שהיקום יתחיל להתכווץ לאחר זמן מה.

אם, לעומת זאת, הצפיפות הממוצעת קטנה והיקום דליל יחסית, הוא יכול להמשיך להתפשט; ככל שהוא מתפשט הוא נהפך לדליל יותר, והמרחק בין חלקיו השונים גדל; ככל שהמרחק בין חלקיו גדל, משיכת הכבידה הולכת וקטנה, ואינה מסוגלת לעצור את התפשטות היקום. צפיפות החומר שהיא גדולה מספיק על מנת לעצור את קצב ההתפשטות, אך לא לגרום להתכווצות, נקראת “הצפיפות הקריטית”.

הצפיפות משפיעה גם על מבנה היקום, כפי שהוא מוכר לנו. זמן קצר לאחר היווצרו היה היקום אחיד מאוד – צפיפות החומר היתה דומה מאוד בכל מקום. כיום, לעומת זאת, היקום אינו אחיד כלל. מרבית החומר המוכר לנו מקובצת במערכות מסודרות: כוכבים, כמו השמש, אשר מיליארדים מהם מקובצים יחד ויוצרים גלקסיות. גם הגלקסיות אינן פזורות במרחב באקראי: הן מאורגנות בקבוצות המכונות “צבירי גלקסיות”; כל צביר כזה עשוי להכיל אלפי גלקסיות. אפילו צבירי הגלקסיות מסודרים בקבוצות הנקראות “צבירי על”.

התהליך שהפך את היקום הבראשיתי, האחיד, שנוצר במפץ הגדול, ליקום המוכר לנו, המכיל מבנים מסודרים של חומר וביניהם חללים גדולים וריקים יחסית, נובע, שוב, מכוח הכבידה. באזורים מסוימים ביקום המוקדם היתה צפיפות החומר מעט גדולה יותר מאשר בסביבתם. כוח הכבידה שהפעילו ריכוזי חומר אלו גרם לכך שחומר נוסף נע לכיוונם, דבר שהפך אותם לצפופים יותר ואת סביבתם לדלילה יותר.

ככל שהאזור הכיל חומר רב יותר והפך לצפוף יותר, כוח הכבידה שלו גדל והוא משך לכיוונו חומר רב נוסף. אזורים כאלה הפכו ל”זרעים קוסמיים”, שמהם צמחו המבנים העצומים שאנו רואים כיום. תהליך צמיחתם של “זרעים קוסמיים” כאלה תלוי במידה רבה בצפיפות החומר.

ככל שצפיפות החומר הממוצעת גדולה יותר, המבנים שנוצרים מתפתחים במהירות רבה יותר.

הבנת תהליכי ההתפתחות של היקום מאפשרת לחוקרים לעשות שימוש בתצפיות על מנת למדוד את תכונותיו היסודיות ביותר של היקום, כמו צפיפות החומר הממוצעת בו. קבוצת חוקרים, בראשותה של פרופ' נטע בקול מאוניברסיטת פרינסטון בארה”ב, ניתחה את תכונותיהם של צבירי גלקסיות שנצפו על ידי לוויין התצפית “איינשטיין”. לוויין זה גילה צבירי גלקסיות באמצעות זיהוי קרינת הרנטגן הנפלטת מגז לוהט הקיים בצבירים כאלה בכמויות גדולות. מתברר, כי מדגם צבירי הגלקסיות שגילה “איינשטיין” מכיל מספר צבירים שמרחקם מאיתנו רב ביותר: לאור מצבירים אלה נדרשו מיליארדי שנים על מנת להגיע אלינו. עובדה זו מלמדת אותנו כי הם היו קיימים כאשר גיל היקום היה פחות ממחצית מגילו כיום. עצם קיומם של צבירים אלה, טוענים החוקרים, מוכיח כי הצפיפות הממוצעת של היקום לא יכולה להיות גדולה מאוד.

אילו היקום היה צפוף, המבנים הקיימים בו – צבירי הגלקסיות, למשל – היו מתפתחים במהירות גדולה יחסית. אם כבר לפני זמן רב כל כך היו קיימים צבירים מסיוויים כמו אלה שנצפו על ידי “איינשטיין”, הרי שההתפתחות המהירה של המבנים ביקום היתה מביאה לכך שכיום, היקום סביבנו, המוכר לנו מתצפיות אסטרונומיות רבות, אמור היה להכיל כמות גדולה בהרבה של מבנים גדולים, כמו צבירי גלקסיות, מאשר מופיעים בו למעשה. מניתוח התצפיות הסיקו פרופ' בקול ושותפיה, כי הצפיפות הממוצעת של היקום עשויה להגיע רק עד כ-%30 מהצפיפות הקריטית. מכאן נובע כי לא קיים ביקום די חומר על מנת לעצור את התפשטותו ולכן הוא עתיד להמשיך ולהתפשט לנצח – אחד הניבויים היסודיים ביותר לגבי היקום בו אנו חיים.

בתצפיות חדשות ממצפה החלל “צ'נדרה”, שפירסמו האסטרונום הבריטי אנדרו פביאן וצוותו, התגלה צביר גלקסיות צעיר אף מאלו שהתגלו על ידי “איינשטיין”: צביר זה היה קיים כאשר גיל היקום היה פחות מרבע מגילו כיום. אף שצביר זה מסיווי פחות, עצם קיומו, כך טוען פרופ' פביאן, מאשש את מסקנותיה של פרופ' בקול.

השילוב בין תצפיות חדשניות, בעזרתם מגלים החוקרים צבירי גלקסיות מרוחקים ביותר, לבין הבנת תהליכי ההתפתחות של היקום, מאפשרת לקבוע כי צפיפותו של היקום שבו אנו חיים נמוכה יחסית ועל כן הוא עתיד להמשיך ולהתפשט לנצח.