ראשי » מדע ומחשבים » מדע » חלל ופיזיקה

סודות היקום: אלפי טונות של זהב בפיצוץ קוסמי

אוהבים מתכות יקרות? נהנים מתכשיטים? אם כך עליכם להבין קצת יותר במושגים כמו התנגשות כוכבי נויטרונים וגלי כבידה. הסיבה היא שכל הזהב שלכם מגיע מתהליכים כאלו

מושגים כמו גלי כבידה או תורת היחסות של איינשטיין הנם מושגים קצת מורכבים להבנת האדם הפשוט. אבל כיצד הייתם מגיבים לו היו מספרים לכם שנמצאה הדרך בה מיוצר הזהב בעולם? טוב עדיין לאנושות אין יכולת לייצר פיצוץ אדיר שנובע ממיזוגם של שני כוכבי נויטרונים אך תתפלאו לשמוע כי הזהב בטבעות הידיים שלכם, בעגילים ובתכשיטים של נשותיכם וכן גם במעגלים עדינים של מכשירים חשמליים - כולו נוצר בפיצוצים מהסוג הזה - כך עולה ממחקר בהשתתפות מדענים רבים ברחבי העולם, בהם גם מדענים ישראליים רבים, שפורסם אתמול.

המקור של הזהב כמו גם אורניום ומתכות אחרות כגון עופרת, כספית, פלטינה, טיטניום וכסף, נוצר במפגש המייצר פיצוץ ענק של שני כוכבי נויטרונים. על פי המידע שהתגלה כל התמזגות כזאת משחררת ליקום יסודות כבדים במסה של כאלף כדורי ארץ, מהם מסה של זהב במשקל של כ-100 פעמים ממשקל כדור הארץ.
 
מושגים כמו גלי כבידה או תורת היחסות של איינשטיין הנם מושגים קצת מורכבים להבנת האדם הפשוט. אבל כיצד הייתם מגיבים לו היו מספרים לכם שנמצאה הדרך בה מיוצר הזהב בעולם? טוב עדיין לאנושות אין יכולת לייצר פיצוץ אדיר שנובע ממיזוגם של שני כוכבי נויטרונים אך תתפלאו לשמוע כי הזהב בטבעות הידיים שלכם, בעגילים ובתכשיטים של נשותיכם וכן גם במעגלים עדינים של מכשירים חשמליים - כולו נוצר בפיצוצים מהסוג הזה.

כך עולה ממחקר בהשתתפות מדענים רבים ברחבי העולם, בהם גם מדענים ישראליים רבים, שפורסם אתמול, הוא שאחראי לתגלית לפיה המקור של הזהב כמו גם אורניום ומתכות אחרות כגון עופרת, כספית, פלטינה, טיטניום וכסף, נוצרות במפגש המייצר פיצוץ ענק של שני כוכבי נויטרונים. על פי המידע שהתגלה כל התמזגות כזאת משחררת ליקום יסודות כבדים במסה של כאלף כדורי ארץ, מהם מסה של זהב במשקל של כ-100 פעמים ממשקל כדור הארץ.

פרס נובל והתאוריה של איינשטיין

פרס נובל בפיזיקה, ועוד בנושא תורת היחסות, מעורר גלים בעולם - אך נתקל לא פעם בחוסר הבנה מצד רוב הציבור. ואכן, את התופעה קשה להבין ללא כלים מדעיים מדויקים – בעיקר בשל מרחקה הרב (בחלל ובזמן) מכדור הארץ של היום. לו היינו קרובים למקום בו נוצרים האירועים בהם עסקו הזוכים בפרס, היינו עדים להתרחשות ענק יוצאת דופן: גלי כבידה שנגרמים או מהתמזגות של שני חורים שחורים או מהתמזגות של שני כוכבי נויטרונים.
 
כדי להמחיש את מה שמתחולל בתופעה, ניתן לדמות את הגלים האלו להתפשטות אדוות במים בעקבות נפילת אבן. התנועה הזו מתחוללת גם במרחב עצמו, כאשר ישנה התנגשות עצומה של שני כוכבים. במילים אחרות: המציאות, המרחב עצמו, נעים כמו הגל בבריכה בעקבות מהלך מסוג זה. השלכה מעניינת של מצב כזה היא העובדה שהמרחק בין שתי נקודות משתנה בגלל מעבר של גל כזה, כיוון שהוא משפיעה על המרחב כולו.

טענה זו של עיוות המציאות עצמה, השינוי במרחב, הוכחה לראשונה בשנת 2016. אז נמדדו לראשונה בכדור הארץ גלי כבידה שנוצרו כאשר מערכת של שני חורים שחורים, במסות של 36 ו-29 מסות שמש, התמזגו לחור שחור אחד בעל מסה של כ-60 שמשות. שאר החומר, קרי מאסה של 5 שמשות, התפשטה ביקום במהירות האור, כשהיא גם מעוותת את מרקמו של כדור הארץ במרחק 1.3 מיליארד ק"מ מהאירוע, עיוות שנמדד בשני גלאי LIGO.

פרס נובל בפיזיקה, ועוד בנושא תורת היחסות, מעורר גלים בעולם - אך נתקל לא פעם בחוסר הבנה מצד רוב הציבור. ואכן, את התופעה קשה להבין ללא כלים מדעיים מדויקים – בעיקר בשל מרחקה הרב (בחלל ובזמן) מכדור הארץ של היום. לו היינו קרובים למקום בו נוצרים האירועים בהם עסקו הזוכים בפרס, היינו עדים להתרחשות ענק יוצאת דופן: גלי כבידה שנגרמים או מהתמזגות של שני חורים שחורים או מהתמזגות של שני כוכבי נויטרונים.
    
כדי להמחיש את מה שמתחולל בתופעה, ניתן לדמות את הגלים האלו להתפשטות אדוות במים בעקבות נפילת אבן. התנועה הזו מתחוללת גם במרחב עצמו, כאשר ישנה התנגשות עצומה של שני כוכבים. במילים אחרות: המציאות, המרחב עצמו, נעים כמו הגל בבריכה בעקבות מהלך מסוג זה. השלכה מעניינת של מצב כזה היא העובדה שהמרחק בין שתי נקודות משתנה בגלל מעבר של גל כזה, כיוון שהוא משפיעה על המרחב כולו.

טענה זו של עיוות המציאות עצמה, השינוי במרחב, הוכחה לראשונה בשנת 2016. אז נמדדו לראשונה בכדור הארץ גלי כבידה שנוצרו כאשר מערכת של שני חורים שחורים, במסות של 36 ו-29 מסות שמש, התמזגו לחור שחור אחד בעל מסה של כ-60 שמשות. שאר החומר, קרי מאסה של 5 שמשות, התפשטה ביקום במהירות האור, כשהיא גם מעוותת את מרקמו של כדור הארץ במרחק 1.3 מיליארד ק"מ מהאירוע, עיוות שנמדד בשני גלאי LIGO.

איך עלולה לסיים האנושות את חייה

להתנגשות של כוכבי נויטרונים יש גם השפעה שעלולה להיות טראגית לקיום החיים על פני האדמה: השנה ב17 לאוגוסט זוהתה על ידי מכשירים שונים בעולם התנגשות של כוכבי נויטרונים. בעקבות הזיהוי והפניית מכשירי תצפית לאזור ממנו הגיעו הגלים של ההתנגשות הזו, זיהה הלוויין פרמי של נאס"א התפרצות של קרני גמא מאותו אזור בשמיים. כך הוכח שלפחות חלק מהתפרצויות קרני הגמא שמתחוללת ביקום, מהלכים קטלניים בהם נפלטת קרינה אלקטרומגנטית עצומה, נוצרות כשכוכבי נויטרונים מתמזגים. כיום נהוג לחשוב כי התפרצויות קרני גמא אחראיות לחלק מהכחדת החיים בזמנים שונים בהיסטוריה של כדור הארץ, והן עלולות לגרום להיכחדות המונית גם בעתיד.

פרופ' אהוד נקר, מאוניברסיטת תל אביב, התייחס לפרסומים החדשים ואמר: ״מזה מספר שנים אנחנו מפתחים תחזיות תאורטיות כיצד יראה הפיצוץ ממיזוג כוכבי נויטרונים בכל אורכי הגל. כפי שקורה לא פעם, הטבע יצירתי מאתנו, ולצד תחזיות שלנו שהתממשו יפה, למשל בתחום הרדיו, ישנם בפיצוץ מאפיינים מפתיעים ונדרשת עוד עבודה על מנת להבינם".
 

 
לדבריו, "אחת התוצאות המעניינות שעולות מניתוח התצפיות, היא היסודות מהם מורכב החומר שהועף בפיצוץ. עד לגילוי הזה, לא ידענו מתי והיכן ביקום נוצרים כחצי מהיסודות שכבדים מברזל, על אף חשיבותם בחיינו. היום, לאור התצפיות, אנחנו יכולים כמעט בוודאות לומר שעיקר הזהב ביקום, כולל טבעת הנישואין שלי, מקורו במיזוגים של כוכבי נויטרונים. כך גם לגבי אורניום למשל, ומתכות רבות אחרות״.

"התפרצויות קרני גמא הן ההתפרצויות החזקות ביותר מאז המפץ הגדול, ומדענים מנסים להבין איך כל כך הרבה אנרגיה יכולה להתפרץ בכל כך מעט זמן", אמר פרופ' אהוד בכר, מהמחלקה לפיזיקה בטכניון בנוגע לתגלית החדשה. לדבריו "למרות שנמדדו כבר למעלה מאלף התפרצויות כאלה, הפיזיקה שמאחורי ההתפרצות עדיין לוטה בערפל. מבחינה אסטרונומית אנחנו יודעים היום לזהות את מקורות ההתפרצויות – ההתפרצויות היותר ארוכות כנראה באות מסופרנובות, והקצרות יותר ממיזוגים של כוכבי נייטרונים. אבל הפיזיקה של הפיצוץ עצמו היא עדיין בגדר תעלומה ועניין למחקר פעיל. השילוב המנצח של גלי כבידה, שמספק לנו את כל הפרמטרים על הכוכבים לפני ההתנגשות, והיכולת למדוד את ההתפרצות בכל הספקטרום האלקטרומגנטי – זה שילוב שיאפשר לנו בעתיד לבנות מודלים פיזיקליים לפיצוץ עצמו".

לדברי פרופ' בכר, כבר הפרסום הראשוני על התגלית החדשה מעלה סימני שאלה לגבי התיאוריה הקיימת. "קרינת גמא נפלטת כסילון. כמעט כל הקרינה נפלטת קדימה, כך שאנחנו נראה אותה רק אם היא תכוון אלינו. והנה, בינגו – בפעם הראשונה הצלחנו למדוד גלי כבידה והתפרצות קרני גמא מאותו מקור, עניין של כמה מעלות בודדות מתוך שמיים של 40 אלף מעלות מרובעות. עכשיו צריך להבין אם במקרה 'זכינו בלוטו' או שטעינו בהנחות היסוד שלנו. אלה שאלות מרתקות, ובכל פעם שאנחנו לומדים משהו חדש אנחנו לומדים שלא הבנו יותר מדי עד כה".

היכנסו לעמוד הפייסבוק החדש של nrg