שחר קוסמי
איך כוכב נולד? טלסקופ חדש שרוחבו גדול יותר מזה של ערים רבות, יספק בקרוב תשובות ברורות לכך
מאת: יודיג'יט בטצ'ארג'י | צילום: דייב יודר
גרמי השמים ביקום שלנו מקרינים אנרגיה באורכי גל שונים, בהתאם לטמפרטורה שלהם. התפוצצויות סופרנובה, לדוגמה, הן לוהטות ביותר; מלבד פליטת אור נראה בכמות השווה לזו של מיליארדי שמשות, הקרינה שלהן היא של קרני X (רנטגן) וקרני גאמה, כלומר קרינה קצרת גל ועתירת אנרגיה. אפשר לקלוט אותה בטלסקופים ייעודיים כמו מצפה קרני X צ'נדרה של נאס"א, הממוקם בחלל. בכיוון הנגדי של הספקטרום, הקר יותר, ישנם שביטים ואסטרואידים שפולטים קרינה באורכי גל בתחום התת-אדום, שהם ארוכים יותר ממה שאנו יכולים לראות בעינינו ובטלסקופים האופטיים שלנו.
חלק גדול של היקום קר עוד יותר מזה. בענני האבק והגז, שמהם כוכבים עשויים, הטמפרטורה חמימה רק במקצת מהאפס המוחלט – הטמפרטורה שבה אטומים מפסיקים לנוע. כוכבי לכת נולדים באורח דומה: מקורם בגושים זעירים של אבק וגז, שמתלכדים יחדיו בערפל המסתחרר סביב כוכבים שאך נולדו. אסטרונומים ניסו לצפות ביקום הקר הזה עוד בשנות השישים של המאה הקודמת, אולם במהרה הם הבינו עד כמה קשה לקלוט עם אנטנות קרקעיות אורכי גל בתחום המילימטרי והתת-מילימטרי - אורכי גל ארוכים אפילו יותר מאלה שבתחום התת-אדום.
הבעיה הראשונה הייתה כיצד להתמודד עם הכמות האדירה של ההפרעות (הרעש הסטטי). שלא כאור הנראה, החוצה את האטמוספירה בלי הפרעות מרובות, גלים מילימטריים ותת-מילימטריים נבלעים או מתעוותים באדי מים, הפולטים קרינה באותם אורכי גל של הספקטרום, וכך הם מוסיפים רעש, שמקורו ארצי, לגלים המגיעים מהרקיע. גלים מילימטריים ותת-מילימטריים נושאים גם הרבה פחות אנרגיה מאשר גלי האור הנראה, והם יוצרים אות חלש אפילו באנטנות צלחת בעלות שטח קליטה עצום. הפתרון שמצאו המדענים היה בניית מערך של אנטנות באתר בעל אוויר יבש מאוד; האותות של האנטנות משולבים אלה באלה, וכך הן למעשה פועלות כמו טלסקופ יחיד. בשנות השמונים כבר פעלו כמה מערכים קטנים כאלה ביפן, בצרפת ובארצות הברית.
לא עבר זמן רב עד שאפשרה ההתקדמות הטכנולוגית את בנייתו של מערך אנטנות גדול הרבה יותר, מעין עדשה ענקית בעלת עוצמת הפרדה גבוהה בהרבה. התנאי להקמת המתקן היה מציאת אתר גבוה דיו ושטוח, שניתן להקים עליו אנטנות צלחת המרוחקות קילומטרים אחדים זו מזו. אם יהיה אפשר לנייד את האנטנות ממקום למקום, יוכלו מפעיליהן לשנות את המרחקים ביניהן כדי לשנות את רגישות הטלסקופ, ולקבל פרטים מדויקים יותר.
בסרטון: הובלה והפעלה של אנטנות הצלחת של טלסקופ אלמה ברמת צ'חננטור
מרחקים גדולים דיים בין האנטנות יאפשרו להתמקד במטרה קטנה, כמו למשל דסקת אבק המקיפה כוכב. ציפוף האנטנות יסייע לצפות בגופים שמימיים גדולים, למשל גלקסיה שלמה. בחיפוש אחר האתר האידיאלי לטלסקופ כזה התבייתו קבוצות מחקר מאירופה, יפן וארצות הברית על מדבר אטקאמה (Atacama) שבצ'ילה. שם, ברמת צ'חננטור (Chajnantor), השוכנת בגובה 5,000 מטרים, הוקם אלמה (ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
המיזם כבר מקיים את הבטחתו לסייע לנו להבין כיצד כוכבי לכת נולדים. בשנה שעברה דווח כי התקבלו ממנו תמונות של דסקת אבק סביב כוכב צעיר. כלומר, מדובר במדגרה של כוכבי לכת – ממש חדר תינוקות שמימי. התמונות מראות מעין מלכודת של אבק בתוך הדסקה - אזור מוגן שבו גרגירי אבק קטנים יכולים לדבוק אלה באלה ולגדול, גרגיר אחר גרגיר, עד שייצרו כוכב לכת. התצפית הזאת היא הראשונה בהיסטוריה שבה נראית ראשית היווצרותו של כוכב לכת.
הכתבה המלאה פורסמה בגיליון אפריל 2014 של מגזין נשיונל ג'יאוגרפיק
להצטרפות למינוי »חלק גדול של היקום קר עוד יותר מזה. בענני האבק והגז, שמהם כוכבים עשויים, הטמפרטורה חמימה רק במקצת מהאפס המוחלט – הטמפרטורה שבה אטומים מפסיקים לנוע. כוכבי לכת נולדים באורח דומה: מקורם בגושים זעירים של אבק וגז, שמתלכדים יחדיו בערפל המסתחרר סביב כוכבים שאך נולדו. אסטרונומים ניסו לצפות ביקום הקר הזה עוד בשנות השישים של המאה הקודמת, אולם במהרה הם הבינו עד כמה קשה לקלוט עם אנטנות קרקעיות אורכי גל בתחום המילימטרי והתת-מילימטרי - אורכי גל ארוכים אפילו יותר מאלה שבתחום התת-אדום.
הבעיה הראשונה הייתה כיצד להתמודד עם הכמות האדירה של ההפרעות (הרעש הסטטי). שלא כאור הנראה, החוצה את האטמוספירה בלי הפרעות מרובות, גלים מילימטריים ותת-מילימטריים נבלעים או מתעוותים באדי מים, הפולטים קרינה באותם אורכי גל של הספקטרום, וכך הם מוסיפים רעש, שמקורו ארצי, לגלים המגיעים מהרקיע. גלים מילימטריים ותת-מילימטריים נושאים גם הרבה פחות אנרגיה מאשר גלי האור הנראה, והם יוצרים אות חלש אפילו באנטנות צלחת בעלות שטח קליטה עצום. הפתרון שמצאו המדענים היה בניית מערך של אנטנות באתר בעל אוויר יבש מאוד; האותות של האנטנות משולבים אלה באלה, וכך הן למעשה פועלות כמו טלסקופ יחיד. בשנות השמונים כבר פעלו כמה מערכים קטנים כאלה ביפן, בצרפת ובארצות הברית.
לא עבר זמן רב עד שאפשרה ההתקדמות הטכנולוגית את בנייתו של מערך אנטנות גדול הרבה יותר, מעין עדשה ענקית בעלת עוצמת הפרדה גבוהה בהרבה. התנאי להקמת המתקן היה מציאת אתר גבוה דיו ושטוח, שניתן להקים עליו אנטנות צלחת המרוחקות קילומטרים אחדים זו מזו. אם יהיה אפשר לנייד את האנטנות ממקום למקום, יוכלו מפעיליהן לשנות את המרחקים ביניהן כדי לשנות את רגישות הטלסקופ, ולקבל פרטים מדויקים יותר.
בסרטון: הובלה והפעלה של אנטנות הצלחת של טלסקופ אלמה ברמת צ'חננטור
מרחקים גדולים דיים בין האנטנות יאפשרו להתמקד במטרה קטנה, כמו למשל דסקת אבק המקיפה כוכב. ציפוף האנטנות יסייע לצפות בגופים שמימיים גדולים, למשל גלקסיה שלמה. בחיפוש אחר האתר האידיאלי לטלסקופ כזה התבייתו קבוצות מחקר מאירופה, יפן וארצות הברית על מדבר אטקאמה (Atacama) שבצ'ילה. שם, ברמת צ'חננטור (Chajnantor), השוכנת בגובה 5,000 מטרים, הוקם אלמה (ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
המיזם כבר מקיים את הבטחתו לסייע לנו להבין כיצד כוכבי לכת נולדים. בשנה שעברה דווח כי התקבלו ממנו תמונות של דסקת אבק סביב כוכב צעיר. כלומר, מדובר במדגרה של כוכבי לכת – ממש חדר תינוקות שמימי. התמונות מראות מעין מלכודת של אבק בתוך הדסקה - אזור מוגן שבו גרגירי אבק קטנים יכולים לדבוק אלה באלה ולגדול, גרגיר אחר גרגיר, עד שייצרו כוכב לכת. התצפית הזאת היא הראשונה בהיסטוריה שבה נראית ראשית היווצרותו של כוכב לכת.
הכתבה המלאה פורסמה בגיליון אפריל 2014 של מגזין נשיונל ג'יאוגרפיק
תגובות