איור אמן של התנגשות כוכבי הנייטרונים. קרדיט: קלטק
ברגע של ציון דרך לאסטרונומיה ופיזיקה שעוזר להסביר את מקור הטבעת על האצבע שלך ורכיבים מרכזיים בטלפון הסלולרי שלך, מדענים הודיעו שהם, בפעם הראשונה, זיהו התנגשות של שני כוכבי נויטרונים.
התנגשות זו - כפי שדווח על ידי יותר מ-1,000 מדענים במספר מחקרים שפורסמו בכתבי העתמַדָעוהטבע --מסביר את מקור הזהב ומתכות כבדות אחרות. אלה כוללים כסף, פלטינה ועופרת, בין היתר.
"מדהים לדמיין שהחומר של הלהקה הזו נוצר בהתנגשות של שני כוכבי נויטרונים, שלכל אחד מהם גודל של עיר ומסה של השמש", אמר הפיזיקאי התיאורטי אבי לואב בדוא"ל.
כדי להבין את התגלית הזו, צריך לחשוב אחורה למיליארדי שנים לפני היווצרות כדור הארץ.
כשהיקום עדיין היה צעיר, שני כוכבים ענקיים נוצרו מיליוני שנות אור מהחלק של החלל שיהפוך בסופו של דבר לביתו של כדור הארץ.
שני הכוכבים הללו חיו את חייהם בהרמוניה, עד שנגמר לשניהם דלק הכוכבים והתפוצצו כסופרנובות, פיצוציות המוות הקיצוניות השמורים לכוכבים המאסיביים ביותר.
כל כוכב הותיר אחריו שריד צפוף לעצמו: כוכב נויטרונים בעל מסה של פי 1.1 עד 1.6 ממסת השמש, ארוז בקוטר בערך בגודל של בוסטון. ויום אחד, שני שרידי הכוכבים הללו התנגשו, וגררו פיצוץ שנקרא קילנובה שיצר מיליארדי טונות של זהב, פלטינה, עופרת ואלמנטים כבדים אחרים.
אין ראיות, עד עכשיו
מדענים חשדו זה מכבר שכך נוצרו היסודות הכבדים והיקרים הללו, אך עד כה לא היו להם עדויות מוחשיות לכך.
"זו הפעם הראשונה שיש לנו ראיות ישירות לאופן שבו היסודות הכבדים ביותר בטבלה המחזורית נוצרים בפועל", אמר בראיון האסטרופיזיקאי אדו ברגר, שהוביל את הצוות שגילה את היסוד הכבד.
"זה משהו שנדון לפחות בארבעת או חמישה העשורים האחרונים, הולך הלוך ושוב בוויכוחים בין תיאורטיקנים, אבל ללא שום נתונים שינחו את כל השאלה הזו", הוסיף.
"ובאירוע זה, אנו רואים את טביעות האצבע של היווצרותם של יסודות כבדים המשלימים את הסיפור כיצד נוצרה הטבלה המחזורית."
התבוננות בשני כוכבי הנייטרונים הללו מתנגשים זה בזה השתמשה בכלים חדישים בארסנל ההולך וגדל של המדענים. למרבה הפלא, חוקרים הצליחו גם לשמוע וגם לראות את התוצאות של התנגשות כוכבי הנייטרונים.
ב-17 באוגוסט, התאוםגלאי LIGOבלואיזיאנה ובוושינגטון יחד עם בתולה באיטליה הרגישו את המתיחה וההתכווצות העדינים של מארג החלל והזמן בקנה אחד עם גל כבידה שעובר בחלקנו בחלל. האדוות נעו דרך כל אחד מאיתנו, אבל אף אחד בכדור הארץ לא ידע זאת.
רק אחריLIGO ובתולההרגישו את גלי הכבידה האלה, מדענים החלו במאבק המטורף כדי לנסות להבין מאיפה בשמיים הם באו ומה גרם להם.
מאמץ קבוצתי
כמעט כל טלסקופ גדול על פני כדור הארץ, וחלקם בחלל, שימשו כדי לנסות למצוא את כוכבי הנייטרונים שהתנגשו ושלחו את גלי ההלם החוצה דרך היקום, אמר ברגר.
צוות המשתמש בלוויין סוויפט, שנועד לזהות התפרצויות קרני גמא - כמה מהפיצוצים הקיצוניים ביותר ביקום הידוע - החל לחפש את האות כ-16 דקות לאחר ש-LIGO חשה בו. חיפוש זה נוצר על ידי הודעת טקסט אוטומטית שנשלחה מ-LIGO.
"בעיקרון, קיבלנו הודעת טקסט מ-LIGO שאומרת שהאובייקט הזה זוהה. התחלנו את סוויפט לחפש את המקביל 16 דקות לאחר קבלת הודעת הטקסט", ג'יימי קניה, ראש הפעילות המדעית של סוויפט באוניברסיטת פנסילבניה סטייט. , אמר בראיון.
"התפנית שלנו כאן הייתה מהירה מאוד. עם זאת, בשלב זה, חיפשנו את האזור הגדול מאוד הזה של השמים, אז לא הספקנו להסתכל על אזור השמיים שהכיל את המקביל הזה עד בערך יותר מחצי יום לאחר גילוי ה-LIGO", אמר.
מהירות אור ניתנת לריסוק
לוויין פרמי זיהה התפרצות של קרני גמא שהיה קשור ככל הנראה להתנגשות כוכבי הנייטרונים. גם מצפה רנטגן צ'נדרה נכנס לפעולה, וצפה בתוצאות המיזוג.
"השילוב הזה של אור וגלי כבידה הוא חדש לגמרי ומרגש מאוד"
טלסקופים קרקעיים רבים ביצעו גם תצפיות כדי לאשר שהייתה, למעשה, חתימת אור הקשורה לגלי הכבידה. אז מדענים הצליחו לאשר חזותית שינוי התואם למה ש-LIGO זיהה.
בעוד LIGO ובתולה זיהו גלי כבידה מחורים שחורים מתנגשיםבעבר, מעולם לא הייתה חתימת אור הקשורה לתצפיות אלו.
בעצם היכולת לצפות באור של שני עצמים מתנגשים בחלל תוך ניתוח נתוני גלי הכבידה שסופקו על ידי הגלאים הרגישים הללו, מדענים הצליחו ללמוד הרבה יותר על ההתנגשות - ועל העצמים שהתנגשו - מאי פעם לִפנֵי.
"השילוב הזה של אור וגלי כבידה הוא חדש לגמרי ומרגש מאוד - מעולם לא היה לנו סוג כזה של תצפית לפני כן", אמרה אסטרופיזיקאית LIGO, ויקי קאלוגרה, בהצהרה.
"עם אותות גלי הכבידה משלושה גלאים, שניים בארה"ב ואחד באיטליה, הצלחנו לומר לעמיתינו האלקטרומגנטיים, שעבדו על פני הספקטרום האלקטרומגנטי, לאן בשמים לכוון את הטלסקופים שלהם כדי למצוא את זוג כוכבי הנייטרונים ."
כל מה שמנצנץ זה זהב
השילוב הזה של נתוני גלי כבידה ותצפיות טלסקופיות קונבנציונליות יותר אפשרו לברגר ולצוות שלו להבין שההתנגשות יצרה את היסודות הכבדים המוכרים לנו כל כך בכדור הארץ.
צוות המדענים בחן את הנתונים ואת ספקטרום האור הנפלט מהמיזוג וקבע שהוא תואם את הספקטרום והעוצמה שאמורים להיווצר על ידי היסודות הלא יציבים והרדיואקטיביים האלה מיד לאחר היווצרותם.
"הרעיון התיאורטי שמיזוגים בינאריים של כוכבי נויטרונים מובילים להיווצרותם של היסודות הכבדים הללוקיים כבר הרבה זמן", אמר ברגר. "הרעיון היה שבהתנגשות ההיא בין שני כוכבי הנייטרונים, חלק מהחומר מקרום כוכבי הנייטרונים הולך להפלט החוצה במהירות גבוהה מאוד ולחומר הזה, בהגדרה, יש הרבה נויטרונים."
"אז זה סוג של מקום אידיאלי להיווצרות של יסודות כבדים אלה, כי הגרעינים של יסודות אלה הם בעיקר נויטרונים; הם יותר נויטרונים מאשר פרוטונים."
בסך הכל, הם גילו שהתנגשות כוכבי הנייטרונים יצרה יותר מפי 10,000 ממסת כדור הארץ במתכות כבדות, כשבערך פי 10 ממסת כדור הארץ מזו שבזהב בלבד.
זה אולי נשמע כמו הרבה, אבל האירועים האלה עדיין נדירים יחסית, לפי ברגר, כך שהמתכות האלה די נדירות בכל היקום.
אטומים אלה נעים כעת ביקום כדי להתיישב היכן שהם יכולים, בדיוק כפי שאטומי הזהב והפלטינה כעת על פני כדור הארץ התעבו מטבעת הפסולת המקיפה את השמש, ועזרו ליצור את כוכב הלכת המתהווה שלנו לפני יותר מ-4 מיליארד שנים.
לדברי ברגר, תגלית זו מאשרת למעשה כי מיזוג כוכבי נויטרונים אחראים לזריעת היקום שלנו עם זהב, כסף, פלטינה ואלמנטים אחרים שבהם אנו משתמשים בטלפונים ובתכשיטים שלנו כיום.
בעוד שפיצוצי סופרנובה עשויים ליצור כמה יסודות כבדים, הם בכמויות נמוכות יותר מאשר יסודות קלים אחרים שנוצרים בכמויות גדולות במהלך הפיצוצים הללו, אמר ברגר.
"בכל פעם שאני מסתכל על להקת החתונה המצופה זהב שלי, אני נזכר עכשיו באירוע ה-LIGO הזה"
ייתכן גם שסוג אחר של התנגשות או אירוע אקזוטי אחראי גם ליצירת היסודות הכבדים שאנו רואים על כדור הארץ ובחוץ ביקום כיום. פשוט עוד לא הבנו את זה.
"בדיוק כמו באירוע ה-LIGO הראשון של מיזוג חורים שחורים, זה משהו שקהילת האסטרופיזיקה שלנו צריכה להתגאות בו", אמר לואב, שאינו מחבר המחקרים החדשים על מיזוג כוכבי נויטרונים, בדוא"ל. זיהוי גלי כבידה באמצעות LIGO,שהתרחש לראשונהבשנת 2015, זכה בפרס נובל לפיזיקה השנה.
"חזינו מה נצפה בסופו של דבר", אמר לואב. "זה נותן לנו ביטחון שאנחנו מבינים על מה אנחנו מדברים".
אמנם התגלית האחרונה הזו היא ראשית ענק במספר מובנים, אבל זה לא כאילו הספר סגור על מדע גלי הכבידה.
החוקרים עדיין מקווים לראות יותר מההתנגשויות של כוכבי נויטרונים כדי להבין בדיוק מה עוד עלול לקרות עם הפיצוצים הקיצוניים האלה והשלכותיהם.
איור אמן של ההתנגשות. קרדיט: קלטק
למשל, עדיין לא ברור בדיוק למה הופכים כוכבי הנייטרונים האלה לאחר שהם מתמזגים.
"השארית שלאחר המיזוג, זה יכול להיות כוכב סופר-נייטרונים ענק, ובמקרה זה סביר להניח שהוא יהיה כוכב הנייטרונים הכבד ביותר שראינו אי פעם, או שהוא יכול היה להתמוטט לחור שחור, ובמקרה כזה הוא יתמוטט. להיות החור השחור הקל ביותר שראינו אי פעם", אמר בראיון אסטרופיזיקאי LIGO שיין לארסון מאוניברסיטת נורת'ווסטרן.
"אנחנו פשוט לא יודעים מספיק מהאירוע הזה כדי שנוכל לדעת."
זו עדיין אחת מאותן תגליות שגורמות לאדם לעצור ולהתפעל מהיקום. זה נדיר שמחקר, במיוחד במדעי החלל, גורם לך לעצור ולהסתכל על העולם אחרת, אבל זה כן.
אטומים שמרכיבים את השעון, התכשיטים והטלפון שלך נוצרו כולם כששני כוכבים סופר מסיביים התנגשו זה בזה, ולעולם לא היינו יודעים על כך אלמלא LIGO ואלפי המדענים ששמרו על זה.
מרים קרמר עבדה ככותבת ב-Space.com במשך כ-2.5 שנים לפני שהצטרפה ל-Mashable כדי לכסות את כל מה שנוגע לחלל החיצון. היא יצאה לטיול בחוסר משקל בטיסה באפס כבידה וצפתה בטילים משוגרים לחלל ממקומות ברחבי ארצות הברית. מרים קיבלה את התואר השני שלה במדעים, בריאות ודיווח סביבתי מאוניברסיטת ניו יורק ב-2012, ובמקור היא באה מנוקסוויל, טנסי. עקבו אחר מרים בטוויטר בכתובת@mirikramer.
ניוזלטרים אלה עשויים להכיל פרסומות, עסקאות או קישורי שותפים. בלחיצה על הירשם, אתה מאשר שאתה בן 16+ ומסכים לנותנאי שימושומדיניות פרטיות.