www.rtebz.com
סופרנובות הם פיצוצים כוכבים המבשרים על מותם של כוכבים, והם יכולים להיות כל כך מבריקים שהם עלולים לסנוור לזמן קצר את כל הגלקסיה המארחת שלהם. מחלקה מסוימת של סופרנובות, הנקראת סוג Iaהוכח ככלי קריטי בגילוי החשוב של ה אנרגיה שחורה– כוח מסתורי שגורם ליקום להאיץ בהתפשטותו, ומהווה את חלקו של אריה במרכיב האנרגיה ההמונית של הקוסמוס. עם זאת, התהליך שמפעיל סוג Ia התלקחויות סופרנובות נותרו פאזל בעל פרופורציות קוסמיות. עם זאת, אסטרונומים הכריזו בישיבת החורף של האגודה האסטרונומית האמריקאית (AAS) בינואר 2014, שהתקיימה מחוץ לוושינגטון די.סי בנמל הלאומי, מרילנד, כי ציד כוכבי לכת של נאס”א נבדל, אך עם זאת מוצלח ביותר. טלסקופ החלל קפלר הצליח בגילוי המפתיע של שניים סוג Ia פיצוצי סופרנובות, ששופכים אור שובה לב על מקורותיהן המסתוריים.
ה קפלר המשימה הייתה טלסקופ החלל הראשון ששוגר שהיה מסוגל לזהות כוכבי לכת בגודל כדור הארץ בשכונה הגלקטית שלנו הממוקמת בכוכביהם. אזורים ראויים למגורים. למעלה מ-75% מ-3,500 המועמדים לכוכבי הלכת שאותרו על ידי קפלר גדלי ספורט החל מזה של כדור הארץ לזה של נפטון.
ה אזור ראוי למגורים סביב כוכב נמצא אותו אזור “בדיוק” הזהבה שבו מים, במצבם הנוזלי אוהב החיים, יכולים להתקיים בעולם המקיף אותו. היכן שקיימים מים נוזליים, החיים כפי שאנו מכירים אותם יכולים גם להתפתח! זה לא אומר שהחיים בהחלט קיימים בעולם מימי שמח שכזה – אבל זה אומר שהאפשרות קיימת.
קפלרשהושקה ב-7 במרץ 2009, מקייפ קנוורל, פלורידה, הייתה משימתה העיקרית לבהות בלמעלה מ-100,000 כוכבים, בחיפוש אחר נפילות קטנות בבהירותם הנגרמות על ידי מעבר כוכבי לכת. קפלרחללית למטרות מיוחדות, תוכננה למדוד במדויק את השינויים הזעירים הללו של האור של אותם כוכבים רחוקים, בחיפוש אחר כוכבי לכת זרים הגורמים לטבילות עדינות באור המבריק והלוהט שלהם.
במשך כל ארבע שנות שליחותו, קפלר בהה ללא הפוגה בחלקת שמים אחת, אוסף מדידות בהירות כל חצי שעה. לפעמים הטלסקופ זיהה במזל שקעים זעירים בבהירות של כוכב, מה שמצביע על כך שכוכבי לכת יצרו מַעֲבָר–כלומר, עבר מול פניו הבוהקים של כוכב הורה. לצערנו, ה קפלר המשימה הגיעה לסיומה בטרם עת כאשר חלק מהציוד שלה נכשל במאי 2013.
בסוף 2009, ד”ר רוברט אולינג, אסטרונום מאוניברסיטת מרילנד בקולג’ פארק, החל לחשוב על מה קפלר אולי יוכל לעשות אם הוא גם יפנה לבהות בגלקסיות. ד”ר אולינג, שחוקר סופרנובות וחורים שחורים, הבין שכמו כוכבים, גלקסיות נוצצות עם בהירות עקבית יחסית. עם זאת, במקרה של אירוע חריג כלשהו – כמו טירוף האכלה של חור שחור רעבתני, או פיצוץ קטלני של כוכב ענק – זוהר הגלקסיה יכול להתעצם מאוד. לאחר שד”ר אולינג ושניים מעמיתיו, ד”ר ריצ’רד מושוצקי וד”ר אדוארד שעיה, אף הם מאוניברסיטת מרילנד, הגישו הצעה ל- קפלר הצוות, הטלסקופ החל לבהות ב-400 גלקסיות שרוקדות בשדה הראייה שלו.
איזה פיצוץ!
רוב הסופרנובות מתפוצצות כאשר כוכב בודד ובודד מתפוצץ ו”מת”. לעתים קרובות, אב הסופרנובה הוא כוכב כבד, עם ליבה מסיבית השוקלת בערך 1.4 מסות שמש. זה מה שנקרא ה גבול צ’נדרסכר. כוכבים קטנים יותר ובעלי משקל נמוך יותר – כמו השמש שלנו – בדרך כלל אינם מתים באלימות המבריקה של פיצוצים של סופרנובות נפץ, כמו קרוביהם הכוכבים המאסיביים יותר. כוכבים קטנים, כמו השמש שלנו, נכנסים הרבה יותר “עדינים אל אותו לילה טוב”, ונכחדים בשלווה יחסית – וביופי רב. השמש שלנו, בנקודת זמן זו, היא מאוד רגילה ודי קטנטונת (בסטנדרטים של כוכבים), רצף ראשי כוכב (בוער מימן). הוא מופיע בשמי היום שלנו ככדור זהב גדול, קסום, נוצץ. ישנם שמונה כוכבי לכת עיקריים, שפע של ירחים מכשפים, ומגוון עשיר של גופים אחרים, קטנים יותר במסלול סביב השמש שלנו, השוכן בשמחה בפרברים הרחוקים של גלקסיה גדולה, מלכותית, ספירלית מסורגת, שביל החלב שלנו. השמש שלנו לא תחיה לנצח. כמו כל הכוכבים, הוא נידון להתאבד, בשלב מסוים – אבל, במקרה של השמש שלנו, לא לזמן ארוך מאוד. כוכב, במסה קטנה יחסית של השמש שלנו, יכול “לחיות” במשך כ-10 מיליארד שנים, ולמזג באושר את המימן של הליבה שלו ליסודות אטומיים כבדים יותר, בתהליך המכונה נוקלאוסינתזה של כוכבים.
עם זאת, השמש שלנו אינה כרגע תינוק כוכבי מקפץ. למעשה, מדובר בכוכב בגיל העמידה. עם זאת, הוא חווה אמצע חיים פעיל, ועדיין שופע מספיק כדי להמשיך למזג מימן בליבה בלבביות עוד 5 מיליארד שנים, בערך. השמש שלנו היא כיום כבת 4.56 מיליארד שנים – היא לא צעירה בסטנדרטים של כוכבים, אבל היא גם לא בדיוק זקנה.
כאשר כוכבים כמו השמש שלנו סוף סוף הצליחו להתיך את רוב אספקת המימן שלהם, הם מתחילים לגדול לזוהרים ונפוחים כוכבי ענק אדומים. הכוכב הקשיש דמוי השמש נושא לב של הליום, מוקף במעטפת שבה מימן עדיין מתמזג להליום. הקליפה מתנפחת כלפי חוץ, ולבו הגוסס של הכוכב הולך וגדל, ככל שהכוכב מתבגר. ואז לב ההליום עצמו מתחיל להתכווץ תחת משקלו שלו, והוא נעשה לוהט יותר ויותר עד שלבסוף הוא נעשה כל כך לוהט-לוהט במרכזו, עד שההליום מתמזג כעת ליסוד האטומי הכבד עוד יותר, פַּחמָן. הכוכב הקטן דמוי השמש בסופו של דבר עם לב קטן וחם במיוחד שמוציא יותר אנרגיה ממה שהיה לפני זמן רב, כשהיה צעיר יותר רצף ראשי כוכב. השכבות החיצוניות של הכוכב הקשיש, הגוסס, התנפחו לממדים נוראיים. במערכת השמש שלנו, כשהשמש שלנו סוף סוף נעלמה ענק אדום, הוא יעשה קניבליזציה של כמה מילדיו הפלנטריים – תחילה מרקורי, אחר כך נוגה – ואחר כך (אולי), כדור הארץ. הטמפרטורה על פני השטח הבוער של זה נורא ענק אדום יהיה קריר הרבה יותר ממה שהיה כשהשמש שלנו עדיין הייתה קסומה, צעירה, תוססת רצף ראשי כוכב זעיר, זעיר!
מותם העדין יחסית של כוכבים קטנים, כמו השמש שלנו, מתאפיין בניפוח העדין של שכבותיהם החיצוניות של גזים זוהרים ורב-צבעים, והעצמים האלה כל כך יפים עד שהם נקראים לעתים קרובות “פרפרי הקוסמוס, ” מאת אסטרונומים מכושפים.
השמש שלנו תמות בדרך זו – עם שלווה השוואתית ויופי רב. זה בגלל שהשמש שלנו היא מתבודדת. גופת השמש תהיה שריד כוכבי קטן וצפוף הנקרא א ננס לבןוהתכריכים שלו יהיה “פרפר” קוסמי מנצנץ.
עם זאת, משהו שונה מאוד קורה כאשר כוכב קטן מסוג שמש שוכן במערכת בינארית עם כוכב אח אחר. הכוכב האחות מפריע בגסות לבדידותו היקרה והשלווה של אחיו, ובמקרה זה הכוכב הקטן הגוסס עובר סופרנובה – ממש כמו קרוביו הכוכבים המאסיביים יותר, כשהם מגיעים לסוף דרך הכוכבים.
הפתעת סופרנובה!
קפלר נתונים חשפו לפחות חמש – ואולי שמונה – סופרנובות על פני תקופה של שנתיים. לפחות שניים מהם זוהו סוג Ia, והאור שלהם נלכד בפירוט זמן רב יותר מאי פעם. המידע החדש הזה מוסיף אמינות לתיאוריה ש סוג Ia סופרנובות נובעות ממיזוג של שתיים גמדים לבנים– השרידים הצפופים ביותר של כוכבים דמויי שמש בגודל כדור הארץ. הגילוי החדש הזה מטיל ספק בדגם הוותיק והותיק סוג Ia סופרנובות הן תוצאה של בודד ננס לבן לוגם חומר מכוכבת אחות מלווה – וקורבן. הכוכב הנלווה יכול להיות א רצף ראשי כוכב דמוי שמש, או קשיש, נפוח ענק אדום.
המידע החדש הזה היה הגילוי המפתיע של קפלר– שמטרתו העיקרית הייתה לצוד כוכבי לכת חייזרים על ידי בהייה בכוכבים בשכונה הגלקטית שלנו. גלקסיות מרוחקות רקדו גם הן בשדה הראייה של טלסקופ החלל, והצלחתו באיסוף נתונים כל חצי שעה, יחד עם הרגישות שלו לשינויים קטנים מאוד בבהירות, הפכו אותו לאידיאלי לתיעוד עלייתו ונפילתו של האור הנשלח במהלך פיצוציות סופרנובות. .
ד”ר אולינג התמזל מזלו לזהות את הצמד של סוג Ia סופרנובות לאחר מחקר בן שנתיים של כ-400 גלקסיות ב של קפלר שדה. הוא דיווח על הגילוי שלו ב-8 בינואר 2014, בישיבת החורף של ה-AAS. “כטור דה כוח טכני, זה ממש מגניב להשתמש בו קפלר עבור יותר ממה שהיה מיועד”, אמר ד”ר רוברט פ. קירשנר לעיתונות בפגישת AAS. ד”ר קירשנר הוא אסטרונום במרכז הרווארד-סמית’סוניאן לאסטרופיזיקה בקיימברידג’, מסצ’וסטס.
במובנים מסוימים הנתונים שנאספו הם בסיסיים. הסיבה לכך היא שהם מורכבים רק ממדידות הבהירות, כך שאסטרונומים אינם יכולים לחשב פרטים כמו שני המבנים של הצמד של סוג Ia פיצוצים, וההרכב הכימי של מה שהם השליכו באלימות לחלל. קפלר גם שיגר נתונים בחזרה לכדור הארץ רק פעם בשלושה חודשים. מכיוון שסופרנובות התעממו לאחר מספר שבועות של זוהר, אסטרונומים לא הצליחו לכוון טלסקופים אחרים לעבר הסופרנובות קפלר הבחינו כדי לאסוף תצפיות מושלמות יותר.
סוג Ia פיצוצים הם הצורה הנפוצה ביותר של סופרנובות. של קפלר הנתונים סיפקו רמז יקר מה מפעיל את הפיצוצים הכוכבים האלה. ה קפלר הנתונים עוזרים לאסטרונומים להבחין בין שני תרחישי הסופרנובות המתחרות. שניהם דורשים כי א ננס לבן צובר חומרי כוכבים מבן לוויה, עד שהלחץ מעורר פיצוץ תרמו-גרעיני בורח. עם זאת, במודל הנלווה, מעטפת החומר המתרחבת מה- ננס לבן היה מתרסק לתוך הכוכבת האחות. זה יוציא חום ואור נוספים – שיופיעו כבליטה בימים הראשונים של התבהרות הסופרנובה. עם זאת, לא נראתה בליטה כזו בנתונים של ד”ר אולינג.
זה בעצם פוסל ענק אדום בני לוויה, הסביר ד”ר אולינג בפגישת ה-AAS, כי הכוכבים הגדולים, הנפוחים והמבוגרים האלה יגרמו לבליטה גדולה ויפה. עם זאת, ייתכן שהנתונים עדיין תואמים למודל של בני לוויה קטנים יותר, דמויי שמש, ציין ד”ר דניאל קאסן לעיתונות ב-14 בינואר 2014. ד”ר קאסן הוא אסטרונום באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, משתף פעולה עם ד”ר אולינג בסקר. לא רק שהכוכבים הקטנים יחסית הללו יגרמו לבליטה זעירה יותר, אלא שניתן היה להתעלם לחלוטין מהבליטה בהתאם לנקודת המבט של הצופה, המשיך ד”ר קאסן להסביר.
במשך זמן רב, המודל של סוג Ia סופרנובות הנגרמות כתוצאה מהתמזגות גמדים לבנים לא היה פופולארי במיוחד בקרב אסטרונומים, משום שהעריכו שלבי הסיום של המיזוגים מתרחשים באיטיות רבה – לאורך אלפי שנים. סביר יותר שהצטברות הדרגתית כזו של חומר תוביל ליצירת א כוכב ניטרונים. עם זאת, בשנת 2010, סימולציות העלו כי מיזוגים כאלה יכולים להתרחש הרבה יותר מהר – תוך שניות או דקות, וזה יאפשר את שינוי הלחץ הדרמטי והפתאומי שמפעיל פיצוץ כזה.
עם זאת, עשויות להיות כמה בעיות בתרחיש המיזוג. ד”ר קרייג ווילר ציין בגיליון 14 בינואר 2014 של חדשות הטבע שהדמיות של המיזוגים מראים לעתים קרובות פיצוצים אסימטריים ביותר – ובכל זאת התצפיות עד כה נראות כדוריות יותר. ד”ר וילר הוא תיאורטיקן של סופרנובה באוניברסיטת טקסס באוסטין.
ד”ר אולינג מאמין שחשוב לבצע תצפיות בו-זמנית באמצעות סקופים קרקעיים. זה בגלל ש קפלר יכול להקליט רק בהירות ולא לפצל אור לספקטרום. עם זאת, על מנת לעשות זאת, קפלר צריך להצביע בכיוון ההפוך. ד”ר אולינג מקווה שה קפלר הצוות יאפשר זאת מתי נאס”א חושף את תוכניותיה העתידיות עבור החללית הנכה במהלך קיץ 2014.
