יום ראשון, 28 בדצמבר 2014

לפעמים, פיצוץ גרעיני זה בדיוק מה שצריך

סיכום של הרצאה מעניינת שהועברה בשבוע שעבר אצלנו במכון, ועוסקת בסופרנובות ובמה שגורם להן. מדובר בתוצאות ראשוניות, שאפילו עוד לא פורסמו, אבל הרעיון מסקרן מאוד.
ישנה בעיה עם סופרנובות, או יותר נכון, עם ההבנה שלנו של סופר נובות. ניתן לחלק את הסופרנובות המוכרות לנו בכל מיני דרכים, אחת מהן היא על פי הגורם להעפת המעטפת שלהן - פיצוץ גרעיני (שדומה מאוד למה שקורה בפצצה גרעינית), או פיצוץ שנובע מקריסת הליבה לאחר מיצוי הדלק הגרעיני שבהן. במקרה הראשון די ברור כיצד יכול להיווצר הפיצוץ ומה קורה לאחריו, אך לא לגמרי ברור אילו תהליכים מובילים למצב שכזה (התאוריות המובילות הן ננס לבן שסופח מסה מכוכב שכן, או שני ננסים לבנים שמתנגשים). במקרה השני, התהליך שמוביל לכך מובן, פחות או יותר, אך לא ברור כיצד הוא יוצר את הפיצוץ.

משמאל: איור שמדגים את אחד מהרעיונות ליצירת סופרנובה מפיצוץ גרעיני - ננס לבן שסופח חומר מכוכב שותף
מימין: איור אמן שמראה כיצד יכולה להראות הסופר נובה כ20 יום לאחר הפיצוץ. ניתן לראות עד כמה היא התרחבה ביחס למרחק בין הכוכבים לפני הפיצוץ.
בהרצאה ששמענו הועלה הרעיון שאולי בסופרנובות של קריסת ליבה יכול להיווצר פיצוץ גרעיני בשכבות החיצוניות, וזה מה שגורם להעפת המעטפת. מדובר ברעיון חדש לחלוטין (למיטב ידיעתי), ומעניין מאוד. הבעיה ביצירה של פיצוץ גרעיני הוא שצריך לתת לאטומים מהירות גבוהה מאוד כדי שיתנגשו מספיק חזק בשביל לפצל אותם, דבר לא פשוט כשמדובר באטומים יחסית יציבים כמו אלו עליהם אנו מדברים בכוכבים. בפירוש לא אמורות להיות לאטומים מהירויות כאלו במקרה של קריסת ליבה, שם מה שקורה הוא שבליבת הכוכב הבעירה הגרעינית מתחילה לכבות היות והדלק הגרעיני הגיע לשלב המתקדם ביותר שלו (ברזל). מכיוון שכך, הלחץ שהקרינה יוצרת על המעטפת יורד, והכל מתחיל לקרוס.
איור סכמטי של מבנה כוכב לפני שהוא עובר קריסת ליבה. המרכז מורכב מברזל, ומעליו ישנן קליפות של חומרים שנעשים קלים יותר ככל שמתרחקים מהמרכז, עד שהשכבה החיצונית היא מימן. במציאות השכבות אינן מופרדות בצורה כל כך חלקה, וישנו ערבוב של חומרים; זה חלק ממה שמאפשר את הפיצוץ הגרעיני אותו מציעים החוקרים.

הרעיון של קבוצת החוקרים הזו הוא שאם הכוכב מסתובב בטווח של מהירויות (החל ממהירות לא גבוהה, אבל לא מהירות גבוהה מדי), זה אמור לתת לשכבות החיצוניות מהירות מספיק גבוהה כדי לגרום לפיצוץ גרעיני. יש המון פרטים שנכנסים לכאן, היות וזה צריך לקרות מספיק רחוק מהמרכז כדי שהפיצוץ יוכל להעיף את המעטפת, אך לא רחוק מדי (גם מכיוון שאז הוא יקרה באזור דליל מכדי להעיף כמות משמעותית של חומר, וגם מכיוון שאז החומרים שבסביבה יהיו יציבים מדי), אבל מהחישובים של החוקרים נראה שהדברים מסתדרים. הדבר הזה לא יכול להסביר את כל הסופרנובות של קריסת ליבה, אך כן אחוז ניכר מהן, וזו התקדמות משמעותית.

יום רביעי, 10 בדצמבר 2014

התמונה הגדולה. התמונה ה*ממש* גדולה.

את הרשומה הזו אני מתכנן לכתוב כבר כשבועיים, ודוחה אותה כל הזמן מחוסר זמן כדי שאוכל להקדיש לה את תשומת הלב הראוייה לה. יתכן וחלקכם כבר נחשפתם לעניין, שכן ישנו סרטון מאוד ויראלי, אבל אני לא חושב שזה אמור למנוע ממני לכתוב על כך.

אני מקווה שכולם כאן יודעים שאנחנו נמצאים על כדור הארץ, שבתורו הוא חלק ממערכת השמש. אני מניח שהרוב גם יודעים שמערכת השמש היא רק אחת מתוך מליארדי מערכות כוכבים בגלקסיית שביל החלב. לא רבים יודעים ששביל החלב היא בתורה רק חלק ממערכת שנקראת "הקבוצה המקומית", ושכוללת את שביל החלב, אנדרומדה, ועוד מספר גלקסיות קרובות, ושהקבוצה המקומית היא בתנועה לכיוון הצביר וירגו, שבמונחים קוסמולוגיים די קרוב אלינו. עוד פחות יודעים שוירגו והקבוצה המקומית הם כולם חלק מצביר גלקסיות עצום, צביר על, שעד לא מזמן כונה "צביר העל המקומי". ובכן, עכשיו קבוצה של חוקרים, בהם ברנט טאלי מהוואי ויהודה הופמן מהאוניברסיטה העברית (גילוי נאות - הוא המנחה שלי לדוקטורט. גילוי נאות נוסף - הייתי כותב על העניין בכל מקרה, זה פשוט מגניב!), שגם שם זה לא מסתיים, ושצביר העל המקומי (שעכשיו מכונה צביר העל וירגו) הוא בעצמו רק חלק מצביר על גדול עוד יותר, שקיבל את השם "לניאקאה" ("גן עדן עצום" בשפה של בני הוואי).
צביר העל וירגו מכיל את מרבית הגלקסיות שרואים בתמונה מהמרכז וימינה.



אז מה בעצם קרה שם? הרי לא קמים יום אחד בבוקר ומחליטים פתאום שבעצם המבנה העצום שאנחנו חלק ממנו הוא חלק ממבנה עצום עוד יותר... ובכן, לא פשוט לקבוע בדיוק האם שני מבנים שונים הם למעשה חלק ממבנה גדול יותר. כל מה שיש לנו להסתמך עליו הן התצפיות של גלקסיות, שמהוות את אבני הבסיס של המבנים הגדולים יותר (כמו צבירים וצבירי על), ובתצפיות האלו ניתן להשתמש כדי להסיק את המבנה בשתי דרכים - על ידי שימוש במיקום שלהן, או על ידי שימוש במיקום ובמהירות שלהן. הדרך השנייה היא בעייתית, כיוון שמדידת המהירות תלויה בידיעת המיקום בצורה טובה (כיוון שבמרחקים עליהם מדובר התרחבות היקום כבר מוסיפה לגלקסיות מהירות בכיוון הרחק מאיתנו שדומה למהירות שלהן ביחס לגלקסיות בסביבתן), מה שהרבה פעמים אין לנו, ולכן לרוב משתמשים בשיטה הראשונה על מנת למצוא את המבנים. בשיטה הזו מודדים את המרחק אל הגלקסיות ומציירים אותן במודל תלת ממדי. לאחר מכן בודקים אילו גלקסיות נמצאות קרוב אחת לשנייה, ואוספים אותן ביחד, מעין "חבר את הנקודות" קוסמי.
תמונה של צביר העל החדש מתוך המאמר בנייצ'ר.


 אך לשיטה הזו גם יש בעיות; במרחקים שבהם מדובר אנחנו כבר לא מסוגלים לראות גלקסיות חיוורות, שמהוות את מרבית הגלקסיות ביקום, כך שהנקודות שנותר לנו להשתמש בהן הן רק מספר קטן יחסית של גלקסיות בהירות מאוד. זה אומר שישנם אזורים שבהם אנחנו לא רואים גלקסיות, אך שיתכן שיש בהם המוני גלקסיות חיוורות שמקשרות בין אזורים מלאי גלקסיות אחרים, ולכן יתכן שאנו מפספסים חקים במבנים. כאן נכנסת השיטה השנייה, שמשתמשת גם במהירויות. אמנם יש לנו הרבה פחות גלקסיות שאנו יודעים בצורה טובה גם את המיקום וגם את המהירות שלהן, אך ברגע שאנו משתמשים בנתונים האלו אנחנו צריכים גם הרבה פחות גלקסיות, כי באמצעות המהירות אנחנו יכולים לשרטט קווי זרימה - קווים שמראים כיצד נעות הגלקסיות, ושיכולים לתת מושג טוב לגבי המבנה הגדול. זה מה שעשתה הקבוצה, ולאחר שבדקה את המהירויות של גלקסיות בסביבתנו גילתה שלמעשה המבנה שהכרנו עד היום הוא חלק ממבנה גדול יותר.
התגלית הזו התפרסמה במאמר במגזין נייצ'ר, שהוא היום מגזין המדע הגדול והחשוב ביותר, ויחד עם המאמר יצא גם סרטון יפהפה שמתאר את התגלית וששבר את שיאי הצפייה לסרטון של המגזין (כבר קרוב ל3 מליון צפיות בזמן כתיבת הרשומה!). הדברים מוסברים בצורה טובה בסרטון, ואין כמו לראות את הדברים האלו בעיניים בשביל להבין על מה מדובר, אז אני ממליץ מאוד לגשת ולצפות בו. תהנו!