מדע וחדשנות

כוכבי השכונה

מחקר רחב היקף מצייר לראשונה את קווי המתאר של הסביבה הקוסמית שבשוליה אנו חיים. על החיים בגן עדן ועל קפיטליזם בחלל

ערן דינר
שתפו כתבה במיילשתפו כתבה במייל
מעבר לטוקבקיםכתוב תגובה

לכתובתם של תושבי ניו יורק, דלהי, גבעתיים וכל מקום אחר על פני כדור הארץ נוספה באחרונה שורה חדשה: לניאקאה. השם הזה, שפירושו בלשונם של בני הוואי הוא "גן העדן העצום", מתאר סביבה קוסמית אדירת ממדים, כ־500 מיליון שנות אור רוחבה, ובה רבבות גלקסיות שבכל אחת מהן מיליארדי כוכבים. גלקסיית שביל החלב שבה אנו נמצאים מצויה אי שם בשולי המבנה הענקי הזה. בספטמבר פרסמה קבוצת מדענים מודל תלת ממדי, ראשון מסוגו, הממפה את השטח העצום הזה ומתאר את הדינמיקה הפנימית שלו. המחקר, שהובילו האסטרונומים פרופ' ברנט טאלי מאוניברסיטת הוואי, פרופ' הלן קורטאוה, ד"ר דניאל פומרד מצרפת ופרופ' יהודה הופמן ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, התפרסם בכתב העת Nature.

"אני התיאורטיקן של החבורה הזאת", מספר פרופ' הופמן. "שותפיי, ברנט והלן הם אסטרונומים — תצפיתנים. ברנט הוא מאחרוני דור הנפילים של התחום. דניאל הוא ׳קוסם׳ בתחום הויזואליזציה והגרפיקה הממוחשבת. לפני כשבע שנים נוצר בינינו חיבור: להם היה דאטה תצפיתי טוב מאוד אבל לא היו להם שיטות חישוב סבירות לעבד אותה; אני לעומת זאת הייתי קול קורא במדבר – היתה לי שיטה אבל לא דאטה. התחלנו לרוץ קדימה".

מבנה העל לניאקאה. הדמיהצילום: ערוץ היוטיוב nature v

איך אפשר, באמצעות מידע שנאסף על כדור הארץ, לקבל נקודת מבט חיצונית על השכונה הקוסמית שלנו?

"מבחינה מסוימת זה שאנחנו 'בפנים' דווקא נותן לנו אינפורמציה טובה יותר. יש יתרונות בלהיות בפנים ויש בלהיות בחוץ. אם תיקח לשם השוואה תולעת או טפיל שנמצא בתוך גוף האדם, ברור שלתולעת הזאת אין מושג איך אנחנו נראים מבחוץ, כי סביבה הכל אטום, אבל זה לא המקרה הקוסמולוגי. היתרון הגדול שפועל לטובתנו הוא שהיקום הוא למעשה שקוף ואנחנו רואים דרכו, ולא משנה אם אנחנו בתוך המבנה או מחוצה לו.

"ההתקדמות שנעשתה בתחום הזה ב־100 ומשהו השנים האחרונות היתה מהירה מאוד. בתחילת המאה ה־20 עדיין היו אנשים מכובדים וחכמים וטובים שאמרו שהגלקסיה שלנו, שביל החלב, היא היקום כולו. אחר כך באו אדווין האבל ואנשים אחרים והראו באמצעות תצפיות שיש גלקסיות נוספות, ופתאום היקום נעשה גדול יותר. התברר גם שבתוך האקראיות־לכאורה של היקום יש בעצם מבנה, ושגלקסיות מצטברות לכדי צבירים שהם אובייקטים שמכילים מאות עד אלפי גלקסיות.

"בשנות ה־50 האסטרונום הצרפתי ז'ראר דה־ווקולר תיאר לראשונה את הסביבה הקרובה שלנו, והראה שאנחנו חלק ממבנה גדול שהוא קרא לו ה'על־צביר המקומי' (Local Supercluster). אחר כך נכנסו אמצעי מדידה טובים יותר, הטלסקופים נעשו טובים יותר, והאלקטרוניקה השתכללה, ואז התברר שגם כל המבנה הזה, על כל הגלקסיות שבתוכו, בעצם נמשך לאיזשהו מקום רחוק יותר. זה זכה לכותרות מטורפות בעולם בשנות ה־80. אז קראו לזה 'המושך הגדול' (Great Attractor)".

ד"ר יהודה הופמןצילום: בשמת איבי

יפה שבין שנות ה־50 לשנות ה־80 המדענים למדו גם למתג את התגליות הגדולות.

"כן, כי הרי אנחנו לא תמימים. אתה רוצה שזה יעורר עניין, ואני לא אומר את זה בביקורת — אני חושב שזה דבר חיובי, ובגלל זה בעצם אנחנו נפגשים פה. הרי אם ברנט טאלי היה מדען 'אולד־פאשנד', מין גרמני יקה מתחילת המאה ה־20, הוא בטח היה נותן לתגלית שלו איזה מספר קטלוגי שלא היה אומר לאף אחד שום דבר, ולא היו זוכרים אותו. במקום זה הוא מצא שם יפה, לניאקאה, ובעזרת מכונת יחסי הציבור המשומנת של Nature זה נהפך לוויראלי וקיבל חשיפה גדולה מאוד. לסרטון שהם הפיקו מתוך המחקר שלנו יש יותר מ־2.5 מיליון צפיות. מעולם לא האמנתי שאת התוצאות של החישובים שלי יראו אנשים רבים כל כך, אבל זה הכוח שיש היום למדיום החדש ולכלים של הנגשת מדע שיש לצוותים כמו אלה של Nature. לפני 40 שנה המאמר הטוב ביותר בעולם לא היה מגיע לחשיפה כזאת".

מה יש ב"מושך הגדול" שמושך אליו בעוצמה גדולה כל כך אלפי גלקסיות?

"לכאורה, שום דבר מיוחד. הצטברות המאסות באזור הזה גדולה יותר מאשר באזורים אחרים. אין שם שום דבר מסתורי. פשוט יש עודף של חומר במקום אחד, וכמו בקפיטליזם במיטבו, פירוש הדבר שיש חוסר במקום אחר, כי כמות החומר ביקום קבועה ואינה משתנה. ואמנם, כנגד האזורים שבהם מצטבר עודף של מאסה ישנם גם אזורים בשמים שנקראים "חללים" (Voids), שהם ריקים יחסית. וכמו שהצבירים מושכים, כך החללים דוחים".

הכתבה מתפרסמת גם באפליקציה של מגזין TheMarker

באייפד או בטאבלטים מבוססי אנדרואיד

האם החללים האלה, מעצם היותם ריקים, לא שואפים דווקא להתמלא?

"לא, וכדי להמחיש למה, אפשר לדמות את היקום כולו ליריעת גומי גדולה, שבה מקום עם הרבה כבידה הוא שקע, והחללים הם גבעות. אם תוריד גשם על יריעה כזאת, המים יזלגו מהמקומות הגבוהים אל המקומות הנמוכים, מהגבעה אל העמק, וזה דומה לקונצפט שאיתו הגדרנו את לניאקאה: אנחנו יודעים לחשב את קווי הזרימה שהם תוצאה של הכבידה. לכאורה, עקבנו לאן טיפות המים הדמיוניות האלה זורמות וגילינו אגן ניקוז שכל מה שנמצא בסביבתו נע לכיוונו. גם 'המושך הגדול'. אנחנו קראנו לו לניאקאה, או "גן העדן העצום", ומבחינה מטאפורית זה פנטסטי — החדשות הטובות הן שאנחנו חיים בגן עדן, והפחות טובות הן שאנחנו בשוליים שלו".

מה עוד אפשר ללמוד מהמודל שלכם?

"חלק מהמוטיבציה שלנו בשחזור התפלגות המסה ושדה המהירויות של הגלקסיות היא להכניס את מבנה היקום כיום למעין 'מכונת זמן', לשחזר את היקום הצעיר, ומשם להריץ את המודל קדימה בזמן ולהשוות את היקום המחושב לזה הנצפה. אם ניקח למשל את הגלקסיה הקרובה ביותר אלינו, אנדרומדה, ובאמצעות המודל הממוחשב נחזיר אותה לזמן שבו היקום היה צעיר מאוד, ונזין לתוכו את התנאים שאנחנו משערים ששררו אז, כשנריץ את המודל קדימה נקבל מודל ממוחשב של אנדרומדה שמבוסס על ההנחות שלנו. אחר כך נוכל להשוות בין המודל הזה לבין אותה גלקסיה כפי שאנחנו מכירים אותה מתוך התצפיות".

כדי שההבדלים בין המצב הנצפה לבין התוצאה של הסימולציה יגלו איפה שגינו בהנחות שלנו ומה אנחנו לא יודעים?

"זה הדבר המשמעותי בשיטה הזאת, כי לעשות סימולציות ממוחשבות אקראיות של היווצרות גלקסיות וכוכבים זאת שיטת עבודה נפוצה במדע כיום, רבים עושים זאת. אבל בשיטה שלנו אפשר לדמות משהו שאינו אקראי אלא מבוסס על נתונים אמיתיים וייתן בסופו של תהליך את אותה גלקסיית אנדרומדה שמוכרת לנו, עם אותו יחס מאסות ואותן מהירויות. לדעת איפה טעינו זה לא מעט. אם למשל אנחנו לא מצליחים לשחזר באופן שיטתי תופעה מסוימת, המשמעות היא שיש משהו שאנחנו לא יודעים, או ששגינו, או שיש משהו מאוד יסודי שאנחנו לא מבינים".

מהם הכיוונים הבאים למחקר?

"הדבר הראשון שנרצה לעשות זה לשפר את הנתונים ולאסוף עוד נתונים על יותר ויותר גלקסיות. הדבר השני הוא לשפר את השיטות של עיבוד המידע ואת התהליך של המעבר ממידע שמקורו בתצפיות למודל התלת ממדי. ודבר נוסף זה לקחת את המודל אחורה בזמן ולבנות את אותן סימולציות שהזכרתי, שמדמות את היקום המקומי".

מתי סדרי הגודל העצומים האלה נעשים גדולים מכדי שניתן יהיה להכיל אותם בהיגיון אנושי, אפילו של אסטרונומים?

"אפשר לומר שלהסתכל על משהו גדול מאוד זה מדהים, ושאנחנו לא יכולים לתפוס את זה. אבל זה נכון גם לדברים קטנים מאוד. במידה מסוימת הקוסמולוגיה היא כזאת, כי כשאנחנו הולכים לאחור בזמן, לעבר המפץ גדול, אנחנו מגיעים לממדי מרחק קטנים מאוד ותחומי אנרגיה גדולים מאוד. הפיזיקה הנחקרת במאיץ החלקיקים ב־CERN, למשל, מתארת אובייקטים קטנים ביותר, והיא רלוונטית ביותר לקוסמולוגיה שמתארת את היקום כולו. שני הקצוות של הספקטרום הזה אינם זמינים לנו מבחינת התחושה ויכולת התפיסה".

כיום מדברים גם על כך שאולי קיימים יקומים נוספים. אולי הראייה שלנו לא הרבה פחות מוגבלת מזו של אנשים לפני 100 שנה, שחשבו שגלקסיית שביל החלב היא היקום כולו?

"אולי, אבל האמירות ההן היו מבוססות תצפית, וגם האנשים שהפריכו אותן עשו זאת על סמך תצפיות. אז התחילו למדוד מרחקים, וראו שיש גרמי שמיים שנמצאים במרחק גדול פי 20, נניח, מהרדיוס של שביל החלב, וכך הסיקו שחייבים להיות עוד דברים ביקום חוץ מהגלקסיה שלנו. אז אני לא בעד דוגמטיות, אבל אמירות כאלה חייבות להיות מוכוונות על ידי תצפית וניסוי.

"לגבי התיאוריות של היקומים המקבילים, אני סבור שלפיזיקה אסור ללכת לשם, מכיוון שמדובר בדברים שאינם מדידים. פיזיקה בנויה על זה שמה שאתה עושה מבוסס על מדידה או תצפית ואת התיאוריה שנבנית לפיהן ניתן לבדוק או יותר נכון, להפריך. לדבר על דברים יותר ויותר רחוקים וקשים להשגה זה סביר — אולי יש דברים שאתה לא יכול למדוד עכשיו אבל תוכל למדוד בעוד 50 שנה. אבל אם יש תיאוריה א' ותיאוריה ב' ובאופן עקרוני אי אפשר להחליט ביניהן, בעיני זה לא פיזיקה, אפילו שהתיאוריות מאוד יפות והמודלים המתמטיים פנטסטיים והאנשים שעובדים על זה מוכשרים".

יש תחושת הישג מיוחדת בכך שאנחנו הקטנים מצליחים לתאר דבר כל כך גדול?

"אני לא יודע אם אני מייצג את כולם, אבל נדמה לי שרובנו, שמתעסקים בקוסמולוגיה, קמים בבוקר, הולכים לעבודה ולא עסוקים בממד הרגשי. לעשות מדע זה לעמוד על הקצה של הידע האנושי, עם הגב לידע, והפנים מופנות אל חוסר הידע. אם תדמה את הידע האנושי לכדור, אז ככל שאנחנו יודעים יותר הכדור גדל, ולכן גם שטח פניו גדל - כלומר ככל שאנחנו יודעים יותר יש יותר דברים שאנחנו לא יודעים. אבל זה מה שהופך אותנו לבני אדם מעניינים ומתעניינים, והקצה הזה הוא המקום הטוב ביותר להיות בו". 

.

תגובות

הזינו שם שיוצג באתר
משלוח תגובה מהווה הסכמה לתנאי השימוש של אתר TheMarker