האם החלל באמת שחור?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

כשאנו מביטים אל שמי הלילה, נראה שהחושך עוטף את הכל מסביב, במיוחד אם השמיים מעוננים והכוכבים אינם נראים. נתפסו על ידי טלסקופי חלל וחולקו בנדיבות עם הציבור הרחב, ניתן לראות כוכבי לכת, גלקסיות וערפיליות זוהרות על רקע של חלל שחור וקר. אבל האם החלל באמת שחור?

על פי מחקר חדש, ייתכן שהיקום אינו כהה כפי שאסטרונומים חשבו. בעזרת המצלמות של התחנה הבין-כוכבית האוטומטית New Horizons, שביקרה פעם בפלוטו כדי למדוד את החושך של החלל הבין-פלנטרי, החוקרים הגיעו למסקנה שעדיין יש לנו מושג גרוע מהו היקום.

התוצאות שהתקבלו במהלך המחקר הראו שבמרחק של שישה מיליארד קילומטרים מהשמש, הרחק מכוכבי לכת בהירים ומאור מפוזר על ידי אבק בין-כוכבי, החלל הריק היה בהיר בערך פי שניים מהצפוי.

כמה חשוך החלל?

במשך מאות שנים, חשכת שמי הלילה הייתה מקור לפרדוקס שנקרא על שמו של האסטרונום הגרמני היינריך וילהלם אולברס. יש להניח שביקום סטטי אינסופי, כל קו ראייה מסתיים בכוכב, אז האם השמיים לא צריכים להיראות בהירים כמו השמש? אסטרונומים יודעים היום שהיקום בן 13.8 מיליארד שנים ושהוא מתרחב בתאוצה. כתוצאה מכך, רוב קווי הראייה אינם מסתיימים בכוכבים, אלא בזוהר הדועך של המפץ הגדול, וגלי הזוהר כעת כה מורחבים עד שהם אינם נראים לעין. זה מה שהופך את השמים לכהים. אבל כמה חשוך החושך?

חוקרים במצפה הכוכבים הלאומי האופטי האסטרונומי באריזונה חקרו אור בחלל העמוק באמצעות משימת האופקים החדשים של נאס א.

תחנת החלל New Horizons שוגרה ב-19 בינואר 2006 וטסה על פני פלוטו ב-14 ביולי 2015. ב-1 בינואר 2019, New Horizons טס על פני Arrocot, שנקרא בעבר Ultima Thule, אחד מאינספור הררי הקרח בחלל המאכלסים את חגורת קויפר בפאתי מערכת השמש. כיום התחנה ממשיכה בהצלחה במסע החלל שלה.

המדידות של האסטרונומים, שפורסמו במחקר החדש, מבוססות על שבע תמונות מהצילום התרמי לטווח ארוך של New Horizons שצולמו בזמן שהתחנה הייתה במרחק של כ-2.5 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ. במרחק זה, החללית מצאה את עצמה הרבה מעבר לזוהר של כוכבי לכת או אבק בין-פלנטרי, שעלול להשפיע על איכות התמונות.

"החזקת טלסקופ ממש בקצה מערכת השמש מאפשרת לנו לשאול שאלות על כמה חשוך הוא באמת בחלל", כותבים מחברי המאמר, שפורסם בשרת ה-preprint Arxiv. "במהלך העבודה שלנו, השתמשנו בתמונות של אובייקטים רחוקים בחגורת קויפר. החסר אותם וכל כוכבים, ויהיו לך שמיים בהירים."

תמונות ממשימת New Horizons של נאס"א

לפי הניו יורק טיימס, מצלמת ה-New Horizons היא "מעצב אור לבן" שמקבל אור בספקטרום רחב, מכסה גלי אולטרה סגול ואינפרא אדום גלויים וחלקם. לאחר מכן עובדו התמונות שהתקבלו - בכל התמונות הוסר כל האור מכל המקורות המוכרים לאסטרונומים, כולל כוכבים קרובים יחסית.

על ידי עיבוד התמונות שהתקבלו, הסירו החוקרים גם את האור הנובע מגלקסיות, שכפי שמאמינים מחברי העבודה המדעית קיימות, אך טרם זוהו. כתוצאה מכך התקבלו תמונות חלל עמוק ללא כל זיהום אור. מעניין, למרות שכל מקורות האור (הידועים והלא ידועים כאחד) הוסרו, עדיין יש הרבה אור בתמונות המתקבלות. מהיכן בדיוק מגיע האור הנותר אינו ידוע.

חוקרים מאמינים שאור עשוי להגיע מכוכבים או גלקסיות שטרם התגלו. עם זאת, לא ניתן לשלול שהאור בתמונות המתקבלות עשוי להיות משהו חדש לחלוטין. מחקר נוסף ללא ספק יתבצע כאשר המדענים ימשיכו לחפש מקורות זיהום אור, אך מקורם של פוטוני אור נוספים נותר בגדר תעלומה כיום.

לדברי דן הופר, פיזיקאי במעבדת המאיץ הלאומית של פרמי בבטאוויה, הוא הציע שחומר אפל מסתורי הוא האשם להארה הנוספת. באימייל ל"ניו יורק טיימס" הוא אמר שהוא ועמיתיו, כשהם מהרהרים במקור אור אפשרי, מעולם לא העלו שום פיזיקה חדשה שתסביר את נוכחותה בתמונות, "למעט כמה אפשרויות ממש לא מושכות".

מאמינים כי היקום מלא ב"חומר אפל", שתוכנו המדויק אינו ידוע, אך כוח המשיכה שלו מהווה את החלל הגלוי לנו. לפי כמה תיאוריות, חומר זה יכול להיות עננים של חלקיקים תת-אטומיים אקזוטיים שמתכלים באופן רדיואקטיבי או מתנגשים ומשמידים בפרצי אנרגיה המוסיפים אור לזוהר האוניברסלי. רמז אפשרי נוסף יכול להיות טעות נפוצה.

לפי מחברי המחקר, האפשרות שאסטרונומים טעו והחמיצו את מקור האור קיימת, האמת היא רק 5%. ובכן, אני מקווה שמחקר עתידי יוכל לשפוך אור על החלק האפל הזה של החלל הקרוב.