לראות ולמשש את היקום: גלי כבידה נצפו מהתמזגות שני כוכבי נויטרונים שלוותה בפיצוץ אדיר

מדענים מביה"ס לפיזיקה ולאסטרונומיה שותפים לתגלית המרעישה שבה נקלטו לראשונה בהיסטוריה הן גלי הכבידה והן קרינת האור של האירוע האסטרונומי
גלי כבידה נצפו מהתמזגות שני כוכבי נויטרונים שלוותה בפיצוץ אדיר

תארו לכם שהיינו יכולים לצפות באירועים אסטרונומיים שקרו לפני מאות מיליוני שנים, לא רק באמצעות גלי אור, אלא בדרכים נוספות שישלימו את התמונה הגדולה ויפתחו פתח להבנה רחבה יותר של סודות היקום. השבוע, לראשונה בהיסטוריה, נפתח פתח כזה, והוא מכה גלים בקהילה המדעית בכל העולם: התמזגות של שני כוכבי נויטרונים אי-שם ביקום שהתרחשה לפני כ-130 מיליון שנות אור, נקלטה לפני חודשיים (17.8.17) על ידי שני הגלאים של הפרויקט האמריקאי LIGO וגלאי אירופי בשם Virgo. הגלאים קלטו גלי כבידה, שקיומם נחזה על ידי אלברט איינשטיין לפני 100 שנה, מאירוע ההתמזגות של שני הכוכבים, ובמקביל נצפה הפיצוץ האדיר בעזרת מגוון גדול של טלסקופים על כדור הארץ ובחלל.

 

התגלית איששה תגלית מרעישה קודמת, מספטמבר 2016, שבה נקלטו לראשונה בהיסטוריה גלי כבידה מהתמזגות של שני חורים שחורים, אך שם ללא פיצוץ נראה. תגלית זו, שבה משולבות לראשונה מדידות של אור ושל גלי כבידה, מבשרת עידן חדש בחקר היקום.

 

הקהילה האסטרונומית מתכוננת ליום הזה כבר כמה שנים, ומיד עם היוודע דבר גילויים של גלי כבידה מאירוע של התמזגות כוכבי נויטרונים, הופנו מרבית הטלסקופים, על פני כדור הארץ ובחלל, אל האזור הכללי ממנו הגיעו הגלים, במטרה למצוא את הפיצוץ הנלווה על ידי מדידות של הקרינה האלקטרומגנטית – מקרינת גאמה, דרך אור נראה ועד גלי רדיו (זאת בניגוד לגילוי הראשון של גלי כבידה, לפני כשנה, שמקורו בהתמזגות שני חורים שחורים, אשר ככל הנראה אינם פולטים כלל קרינה אלקטרומגנטית). מדענים מאוניברסיטת תל-אביב מובילים חלק נכבד מהמאמץ, הן התצפיתי, והן התיאורטי על ידי ניתוח התצפיות ופענוחן.

 

חלון חדש אל הלא נודע

"פתיחת "חלון גלי הכבידה" של היקום מאפשר פוטנציאל אדיר לראיית דברים שהיו לגמרי בלתי נראים או לא ידועים לנו לפני כן, כמו התמזגות של חורים שחורים וכוכבי נויטרונים," אומר פרופ' דן מעוז מהחוג לאסטרופיזיקה בבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה של אוניברסיטת תל-אביב. "התגלית הזו פותחת תחום חדש של אסטרונומיה מרובת שליחים, בה נוכל לגלות ולחקור תופעות על ידי איתור אותות מקבילים: גלים אלקטרומגנטיים (כלומר - אור באורכי גל שונים), גלי כבידה, ובקרוב, אני מקווה - גם נויטרינים."

 

באופן חסר תקדים התפרסמו אתמול עשרות מחקרים, רבים מהם בכתבי העת Nature ו-Science, המנתחים את האירוע האסטרונומי, חלקם בהובלה של מדענים מאוניברסיטת תל-אביב. בין הנושאים שנחקרו: איתור הגלקסיה בה התרחש המיזוג, במרחק 120 מיליון שנות אור מאיתנו, הבנת תהליכי הפיצוץ, וזיהוי אירועים כאלה כמקור למגוון מתכות כבדות המצויות על פני כדור הארץ, בהן זהב ואורניום.

 

לראות ולמשש את היקום

לדברי פרופ' דובי פוזננסקי מהחוג לאסטרופיזיקה, "קשה להפריז בחשיבות גילויים של גלי הכבידה ושל קרינה בו זמנית. זו תגלית שפותחת עידן חדש בחקר היקום. עד לאחרונה היה באפשרותנו להתבונן ביקום כמעט אך ורק באמצעות גלי האור המגיעים אלינו ­- חוש הראיה. היכולת לקלוט גם גלי כבידה היא אנאלוגית לחוש המישוש. היום יש לנו את היכולת לחקור את היקום באמצעות שילובם של שני החושים. לראות ולמשש בו זמנית.״

 

"קיומם של גלי כבידה נחזה על ידי אלברט איינשטיין לפני כמאה שנה, במסגרת תורת היחסות הכללית," מסביר פרופ' אהוד נקר מהחוג לאסטרופיזיקה. "מדובר בגלים הנוצרים ומתפשטים ביקום בעקבות אירוע אלים במיוחד: התמזגות של שני גופים בעלי מאסה וצפיפות עצומות, בעיקר חורים שחורים וכוכבי נויטרונים, שנעים זה סביב זה במהירות המתקרבת למהירות האור. מאז שנות ה-70 עמלים מדענים על תכנון ובניית גלאים שיהיו רגישים דיים כדי לקלוט את הגלים, שעוצמתם חלשה ביותר. בשנה האחרונה סוף סוף עלה הדבר בידי צוות בארה"ב, שזכו השנה בפרס נובל על תגליתם."

 

ד"ר יאיר הרכבי, שנמצא כיום בהשתלמות באוניברסיטת סנטה ברברה בקליפורניה, ועתיד להצטרף בקרוב לחוג לאסטרונומיה של אוניברסיטת תל-אביב, הוביל את אחת הקבוצות שאיתרה את מיקומו המדויק של האירוע: גלקסיה בשם NGC4993, שנמצאת 'בשכונה שלנו' ביקום – 'רק' כ-120 מיליון שנות אור מכדור הארץ. למחקר זה, שמתפרסם היום בכתב העת Nature שותפים גם פרופ' דובי פוזננסקי, פרופ' דן מעוז מאוניברסיטת תל אביב ותלמידיהם. "כשהפנינו את הטלסקופ אל אזור האירוע, גילינו עצם שדעך בבהירותו פי 100 בכמה ימים, ומהר מאד הפך מכחול לאדום," אומר ד"ר הרכבי. "התנהגות זו אינה דומה לשום דבר שאנחנו מכירים. בזכות רשת הטלסקופים שלנו ב-Las Cumbres Observatory שפרוסה מסביב לעולם, יכולנו לעקוב אחר ההשתנות המהירה של העצם כל כמה שעות, ולחזות בדעיכתו המהירה בזמן אמת. הנתונים שאספנו ילמדו אותנו על התהליכים שמתרחשים בהתמזגות כוכבי נויטרונים ועל חשיבותם ביצירת החומרים שמרכיבים את היקום שלנו.״

 

"התגלית הזו מרגשת ביותר כי היא הראשונה בהיסטוריה, אבל ההבנה האמיתית תגיע עם התגליות העתידיות של אירועים אסטרונומיים דומים או שונים לזה, שיתנו לנו את התמונה המלאה על התמזגות כוכבי נויטרונים ותפקידם בייצור החומרים הכימיים ביקום. אין לנו ספק שזו רק ההתחלה," מסכם פרופ' דן מעוז. "היכולת לגלות אור וגלי כבידה ביחד מבשרת על עידן חדש באסטרונומיה, ואנחנו מצפים להרבה תגליות מפתיעות בשנים הקרובות."

 

אוניברסיטת תל-אביב, ת.ד. 39040, תל-אביב 6997801
UI/UX Basch_Interactive