l
עמוד הבית
על האתר
המחברת מפת האתר מה חדש? כיתבו לי


.









+ אבני הבנין של הטבע


 


 







.



האסטרופיזיקאים מוטרדים מזה עשרות שנים מהחידה המביכה של משקל היקום. קיים חוסר התאמה בין המסה הנצפית ביקום לבין זו שהייתה צריכה להיות לפי החישובים של תנועת גרמי השמיים. החומר המוכר והנצפה הוא חלק מזערי מהמסה שיכולה להסביר את התנהגות צבירי הכוכבים, הגלקסיות, צבירי הגלקסיות, את כל מה שנע ביקום.

תנועת גרמי השמיים בנויה על שיווי משקל שמתהווה בין
כוח הכבידה - המשיכה ההדדית שקיימת בין משתתפי תנועת היקום - לבין כוח ההתמדה שלהם. בלא המשיכה ההדדית בין הגופים האלה הם היו מתפזרים לכל-עבר ונעלמים, במרחב אין-סופי. ללא כוח ההתמדה שמתנגד לכוח הכבידה, כל הגופים היו מתנגשים זה בזה והיקום; היה הופך חור שחור אחד.

בשנות העשרים של המאה שעברה התברר ששביל החלב אינו אלא גלקסיה אחת מיני מיליארדים רבים. אדווין הבל
E. Hubble גילה את ההיסט לאדום של האור שמגיע מגלקסיות רחוקות, היינו את העדות להתפשטות היקום. תנועת התפשטות היקום הניחה שליקום הייתה התחלה וזו גובשה בתיאוריה של "המפץ הגדול". אנשי המדע סברו שהיקום הובן ושהגיעו אל המנוחה והנחלה.

השלווה הופרה על-ידי האסטרופיזיקאי פריץ צוויקי
Fritz Zwicky שמצא - ב-1933 - שהגלקסיות בהן הוא צופה לא מתנהגות כמצופה. הוא אף איתר גלקסיה "שלא הייתה יכולה להיות קיימת". כאשר הוא מדד את המסה של הכוכבים על סמך האור שבוקע מהם התברר לו שכבידתן נמוכה הרבה יותר מזו שצריכה לחולל את תנועתם. המסות של הגלקסיות גדולה פי-עשרה מסך מסה של הכוכבים שמרכיבים אותן! רק מסה כבירה שאין יודעים עליה דבר - "המסה החסרה" יכולה ליישב את פער החישובים. ממצאיו המדהימים של צוויקי - "l'enfant terrible" של הקוסמולוגיה - זיכו אותו בתגובות לעג וזלזול מצד הממסד המדעי.

תגליות דומות הלכו ונערמו אך המדענים קיוו שהסתירה תעלם עם שיפורמכשירי המדידה. המכשירים ואמצעי המדידה אכן השתכללו, אולם התעלומה לא נפתרה. "קללת האסטרופיסיקאים" הלכה והחריפה...

בשנות השבעים, צוות חוקרים בראשות ורה רובין
Vera Rubin הראה שסתירה דומה מתרחשת לא רק בצבירי הגלקסיות כי אם בגלקסיות עצמן. התצפיות בערפילית אנדרומדה, הגלקסיה השכנה של שביל החלב העלו ראיות שעמדו בניגוד גמור לתבנית התנועה הקלאסית 10 ; הכוכבים שנעים בשולי הגלקסיות הספירליות מסתובבים באותה מהירות כמו אלה שנמצאים במרכז הגלקסיה. תחילה החוקרים לא העזו "להבין" שהם גילו פצצה מתקתקת וסיכמו ביניהם שמשהו מוזר מאוד מתרחש בשכנות הקוסמית. לאחר שעדויות נוספות אוששו את "הבלתי אפשרי" הם אזרו אומץ ופירסמו את המידע המרעיש. כמות המסה שיש בגלקסיה גדולה פי-עשר מזו הידועה לנו.

אחד ההסברים לפער המסות מטיל את ה"אשמה" על חוקי ניוטון שמהווים בסיס לחישובי האסטרופיזיקאים.

חוקי הפיזיקה הקלאסית של ניוטון ננטשו בתורת היחסות המצומצמת והכללית של איינשטיין משום שגופים שנעים או נמלטים במהירות )או קרוב למהירות( האור אינם כפופים להם. כך קרה גם בתורת הקוונטים שעיסוקה בעולם התת-אטומי אשר נשלט על-ידי חוקיות שתורת ניוטון לא מסוגלת להסביר.

חוקי הכובד והתנועה שניוטון עיצב חלים ותקפים בקנה-המידה הזעיר של מערכת השמש. בעולם מאקרו- קוסמי - טוענים חסידי ההסבר הזה - התנאים שונים ולכן גם החוקים משתנים. המהירות של התנועה בגלקסיות גבוהה אומנם מזו של גרמי מערכת השמש אך לא עד כדי חריגה מחוקי הדינמיקה הניוטונית. התכונות שמבדילות בין מערכת השמש לבין הגלקסיות אשר עשויות לגרום לסטייה מהחוקים של הפיזיקה הקלאסית הן המרחקים, המסות והתנע הזוויתי של הגופים במאקרו -קוסמוס אשר גדולים לאין-ערוך מאלה של כוכבי מערכת השמש.

הסבר שני, המקובל על רוב החוקרים מעדיף לראות את פער המסות בקיומו של חומר אפל שטרם עמדו על טיבו.

בשנת 2001 סוכנות החלל האמריקאית, נאסא, שיגרה את לווין המחקר Wilkinson Microwave Anisotropy Probe במטרה לאסוף נתונים על גילו, על גודלו ועל הרכבו של היקום.

ממצאי הלווין מעלים שהחומר האפל שאינו פולט קרינה אלקטרומגנטית, היינו בלתי-נראה לעין, מהווה 23% ממרכיבי היקום. הדרך היחידה, המורכבת מאוד, לאתרו היא באמצעות כוח הכבידה שהוא מפעיל על סביבתו.

האנרגיה האפלה ממלאת 72% מכלל היקום. היא מפוזרת באורח הומוגני במרחב ולכן משערים שההשפעה הכבידתית שלה אינה מקומית כי אם כלל יקומית.

טלסקופ החלל האבל יצר, במסגרת Cosmic Evolution Survey, "סקר האבולוציה הקוסמית" מפה של התפלגות החומר האפל ביקום. מסקנת הסקר היא שהחומר האפל, שבעבר הרחוק היה מפוזר באורח אחיד, קרס לתוך גושים גדולים דמויי סלילים שבמרכזם נמצאים היום הריכוזים העיקריים של החומר הנראה.

טלסקופ החלל האבל מצא הוכחות לכך שגושי החומר האפל עוטפים ו"מגוננים" על גלקסיות. צילומים שנעשו על צביר הגלקסיות הסוער של
פרסאוס, המרוחק מאתנו 250 מיליון שנות אור, הראו מצבור גדול של גלקסיות קטנות שנשמרו בשלמותן בעוד אחרות, שנמצאו מחוץ לסליל החומר האפל נקרעו על-ידי כוח הכבידה של גלקסיות שכנות. "הגלקסיות הקטנות שבלב הצביר היו צריכות להתפרק מזה זמן רב אילו הן לא היו מוגנות ונשלטות על ידי החומר האפל ששומר עליהן" הסבירו המומחים את התופעה המוזרה.

על מהות החומר האפל חלוקות הדיעות:

חוקרים רבים דגלו בתיאוריית ה-Macho - לפיה החומר האלמוני, פרט לעובדה שאין בו מיזוג גרעיני - כלומר לא פולט אור - אינו שונה בהרכבו מהחומר המוכר. תיאוריה אחרת ה-WIMP סבורה שהיקום גדוש ב"נמושות", חלקיקים זעירים אלמונים בעלי מסה קטנה שהאינטראקציה הגרעינית שלהם עם חומרים אחרים חלשה ביותר.

אחד המועמדים לתפקיד זה היה הניטרינו. בתנאי - כמובן - שלניטרינו יש מסה... לאחר שהתברר שהמסה של הניטרינו היא אפס, או קרובה לאפס, חלקיק זה נמחק מרשימת המועמדים.

החסידים של תיאוריית supersymmetric particles סבורים שהחלקיקים השותפים של אלה שמופיעים במודל התקני - ובמיוחד חלקיק היפותטי בשם נייטרלינו neutralino - שקיומם יתגלה בהתנגשויות המאיץ ההדרוני הגדול - הם המרכיבים של החומר האפל.

החלקיקאים מקווים שתגלית בוזון היג - בניסויי המאיץ - תעזור אף היא בפתרון החידה המאתגרת של מהות הרכיבים האפלים שמהווים 95% מכלל היקום.



היקום של היום נשלט ומתפשט על-ידי צורה מיסתורית של אנרגיה המכונה "האנרגיה האפלה". לפי המדידות המדויקות של לווין המחקר Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ששוגר בשנת 2001 על-ידי נאסא, האנרגיה האפלה ממלאת 72% מכלל היקום.

לפני עשר שנים אישרו המדענים שכמעט כל הגלקסיות ביקום מתרחקות בקצב הולך וגובר זו מזו.

הכוח שעומד מאחורי ההתפשטות המואצת הוא אותה אנרגיה מיסתורית שלפי המומחים גברה, כבר לפני מיליארדים של שנים, על כוח המשיכה של הכבידה.

פרט לתיאוריות היפותטיות רבות, המדענים של היום אינם יודעים מהי אותה אנרגיה מיסתורית וזיהויה נחשב לאחד האתגרים החשובים של הקוסמולוגיה המודרנית.





.

ד"ר אילנה מודלינגר
מסע בעידן הטכנולוגי
אבני הבנין של הטבע
Copyright ©
הבאפרקביתהקודם