מחזוריות חייהם של גרמי השמים

כמו בדברים רבים מסביבנו, גם בקרב גרמי השמים ניתן להבחין בשלבי חיים שונים של יצירה-התייצבות-התנוונות והרס, הרס שבעקבותיו מתפנה מקום להיווצרותו של מחזור חיים נוסף

24/06/2008 רקפת תבור- אפוק טיימס ישראל
הקטן אותהגדל אותהדפסE-mail הגשת הכתבה

התמזגות של שתי גלקסיות
התמזגות של שתי גלקסיות – צילום: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and K. Noll
אם נבחן את מרחבי היקום העצומים המקיפים אותנו נזהה בהם פעילות קוסמית ענפה בה גופים שמימיים שהגיעו לאחרית ימיהם מתפוצצים בפיצוצי ענק או נקרעים לגזרים בהתנגשויות הרסניות, כשהם מותירים אחריהם ענני גז המאפשרים את היווצרותם של כוכבים חדשים.

נתחיל את הסקירה שלנו בגופים קטנים יחסית – הכוכבים שאנו רואים בשמי הלילה. הדוגמה המוכרת לנו ביותר היא השמש ובעצם רבים מהכוכבים שאנו רואים דומים לה למדי. הם כדורי גז גדולים מאוד שבשל תהליכי בעירה פנימיים הם פולטים לסביבתם אור וחום רב. חייו של כוכב מתחילים בדרך כלל בעננת גז שמיימית המכילה ברובה מימן. אט אט, באזורים דחוסים יותר של ענן המימן, כוחות הגרביטציה (המשיכה) מושכים אל האזור הדחוס גזים נוספים וכך מתגבש לו לאיטו גוש של חומר דחוס שהולך ומתכנס לתוך עצמו וצובר חומר נוסף מענן הגז. אמנם מנקודת המבט האנושית שלנו זה תהליך איטי מאוד הנמשך מיליוני שנים, אך מנקודת המבט הקוסמית זה זמן קצר למדי.

כור גרעיני לוהט

אם מתכנסת לאותו "גוש" כמות מספיקה של מימן, כמו בשמש שלנו למשל, הדחיסות הרבה שלו והלחץ בו הוא נתון גורמים לעלייה גוברת של הטמפרטורות במרכז הכוכב, אפילו עד עשרות מיליוני מעלות צלזיוס (במרכז השמש הקטנה שלנו למשל, הטמפרטורה היא כ-15 מיליון מעלות צלזיוס!). טמפרטורה זו מספקת את התנאים לתהליכי בעירה תרמו-גרעיניים בהם ארבעה גרעיני מימן מתלכדים בתהליך של היתוך גרעיני לגרעין הליום (גז שגרעינו מכיל שני פרוטונים ושני נויטרונים, כלומר "כבד" יותר מאלו שהרכיבו אותו). תהליך זה גורם לפליטת אור וחום, כפי שמוכר לנו מהשמש המקומית שלנו. בשלב זה של מחזור חייו הכוכב יציב יחסית, והוא שוהה בשלב זה כ-90 אחוז ממשך חייו. לאחר מכן, כשנגמר המימן וכולו כבר הפך להליום, הכוכב מגיע לימי זקנתו. מה שיקרה אתו מכאן ואילך תלוי במידה רבה בגודלו – במסתו.

בימי הזקנה של הכוכב, הנמשכים בערך עשרה אחוזים מחייו, כשנגמר המימן בליבתו,הוא מתכווץ מעט, ולכן הלחץ והטמפרטורה במרכזו גדלים, וזה מאפשר את בעירת ההליום ומיזוגו לפחמן, בתהליך היתוך גרעיני נוסף, שהוא חומר "כבד" עוד יותר. לאחר שנגמר ההליום בכוכבים קטנים יחסית כמו השמש שלנו כבר לא מתאפשר שייווצרו חומרים כבדים יותר כך שהכוכב דועך לכוכב דחוס מאוד שנקרא "ננס לבן".

אם מסת הכוכב גדולה יותר הוא מסוגל, בשל לחצים גדולים יותר בליבתו, להמשיך את תהליך הבעירה מספר שלבים נוספים ובכך להפיק בהדרגה חומרים כגון חמצן, גופרית וברזל, אך בשלב כלשהו בכל זאת אוזל חומר הבעירה ובשלב הבא יתרחש פיצוץ אדיר המכונה "סופרנובה". בפיצוץ זה הכוכב קורס לתוך עצמו בעוצמה תוך שהוא פולט גל הדף עצום המעיף את השכבות החיצוניות של הכוכב בפיצוץ אדיר. במצב זה חלק משרידי הכוכב נדחסים לכוכב זקן ודחוס במיוחד מסוג כוכב נויטרונים או חור שחור, אבל חלקים אחרים, אלו שהתפזרו כתוצאה מהפיצוץ, משייטים להם בחלל היקום בצורה של ענן גז ואבק מרהיב הנקרא "ערפילית". והנה חזרנו לתחילת הסיפור שלנו בענני הגז – בית הגידול שמאפשר מלכתחילה את היווצרותם של הכוכבים הצעירים...

המודל המחזורי (Cyclic model) של היקום בכללותו

התיאוריה המקובלת כיום בעולם האסטרופיזיקה מדברת על "המפץ הגדול" – ראשיתו של היקום בפיצוץ אדיר ממנו החל להתפשט למרחבי היקום כל החומר המרכיב אותו. במהלך 15 השנים האחרונות ובפרט בחודשים האחרונים, צצו מגוון מודלים חלופיים המתארים את תולדות היקום כתהליך מחזורי – כל מחזור כזה מתחיל במפץ גדול שבעקבותיו היקום הולך ומתפשט במרחב עד לנקודת מקסימום מסוימת, ולאחריה מתחילה תופעה הפוכה – היקום מתכווץ שוב לנקודה יחידה (כמו זו שממנה התחיל המפץ הגדול) והתהליך מתחיל מהתחלה ב"מפץ גדול" נוסף.

אחד המודלים הראשונים והחשובים הוצע בשנת 2001 על-ידי פול שטיינהארדט מאוניברסיטת פרינסטון וניל טורוק מאוניברסיטת קיימברידג' והוא נקרא המודל הציקלי (המחזורי), אך הוא התבסס על תורת המיתרים השנויה במחלוקת, ולכן אולי לא הצליח לתפוס מקום מרכזי בבימת המחקר האסטרופיזיקאי.

בחודשים האחרונים צצו מגוון תיאוריות חדשות המתארות את מחזוריות היקום בין מפץ גדול אחד למשנהו, המתבססות על חוקים פיזיקליים מקובלים יותר. נציין רק אחת מהן לדוגמא: מרטין בוג'וולד מאוניברסיטת מדינת פנסילבניה הציע שבמרחקים זעירים כוחות דחייה מונעים מהיקום לקרוס לנקודה יחידה. תיאוריה זו "עוקפת" את המורכבות הפיזיקלית הטמונה בדחיסות האין-סופית שקדמה למפץ הגדול. אחת ההשלכות לתופעה זו היא תופעה אותה הוא מכנה "שכחה קוסמית" – תהליך בו לאחר מפץ גדול היקום "שוכח" כמה מתכונותיו הקודמות ורוכש תכונות חדשות, בלתי תלויות בתכונותיו של היקום הקודם.

משתיים יוצאת אחת

ומה קורה בסדרי גודל גדולים יותר? הגלקסיות הן קבוצות כוכבים ענקיות המכילות על-פי רוב בין עשרות למאות מיליארדי כוכבים, והן כל כך גדולות שאפילו לאור שנע במהירות עצומה לוקח מאות אלפי שנים להגיע מצידה האחד של הגלקסיה למשנהו.

על-פי הדעה הרווחת כיום ניתן להבחין בגילה של הגלקסיה על-פי גודלה ודמותה: גלקסיות צעירות הן בדרך כלל קטנות והן פולטות אור רב בתדר האולטרה-סגול, תדר המאפיין כוכבים צעירים בשלבי היווצרותם. ברבות השנים, כוכבי הגלקסיות האלו מתבגרים ואתם גם הגלקסיה עצמה.

אך מתברר שבמקרים רבים במהלך שיטוטה של הגלקסיה ברחבי היקום היא נתקלת בגלקסיה אחרת, ובתהליך שיוצר התנגשויות עזות מתנגשות הגלקסיות זו בזו, וגם הכוכבים שבתוכן זה בזה, מה שמסב נזק אדיר לכוכבים ומייצר ענני גז חדשים. בסיום התהליך מתקבלת גלקסיה גדולה חדשה המכילה ענני גז ואבק רבים. וכאן שוב בתסריט נוסף חזרנו לתחילת הסיפור שלנו: בתוך ענני הגז והאבק הקוסמיים כוכבים קורמים עור וגידים – אפשר לראות שבגלקסיה החדשה נוצרו בתי גידול לכוכבים רעננים וצעירים.

לדוגמה, גלקסיה סמוכה המתקרבת לזו שלנו במהירות רבה, 300 ק"מ בשנייה ליתר דיוק, היא "אנדרומדה", והיא צפויה להתנגש ולהתמזג עם שביל החלב בעתיד. בינתיים המרחק בין שתי הגלקסיות הוא 2.5 מיליון שנות אור כך שאין לנו מה לדאוג, המפגש הגלקטי הדרמטי הזה צפוי להתרחש בעוד שלושה מיליארד שנים. כפי הנראה עד אז יתרחשו בביתנו הקט דברים מסעירים רבים אחרים...

מסתבר שגם צבירי גלקסיות (גופים שמימיים בהם מקובצות מאות גלקסיות) עלולים להתנגש זה בזה וליצור צבירי גלקסיות גדולים ורעננים. בשנת 2004 קבוצת מדענים בין-לאומית זיהתה באמצעות טלסקופ XMM-ניוטון התנגשות חזיתית רבת עוצמה בין שני צבירי גלקסיות: אלפי גלקסיות המכילות מיליארדי כוכבים התנגשו ביניהן במרחק של כ-800 מיליון שנות אור מאתנו (מרחק די קטן בסדרי גודל אסטרונומיים) כשהם פולטים גלי הדף אדירים. אם נחשוב על סדרי גודל גדולים אפילו יותר, יש הסבורים שהיקום בכללותו הוא תופעה מחזורית – יקום מסיים את חייו ויקום חדש נולד בעקבותיו. על כך ראה כתבת מסגרת.

מכל אלו מעניין לראות את הדינמיות התוססת של היקום בו אנו חיים. במקומות שונים ברחבי היקום הנרחב שלנו מתפוצצים כוכבים בפיצוצים אדירים ומתנגשות ביניהן גלקסיות עצומות מידות. מכל האירועים הדרמתיים האלו, כששוככת הסערה וחוזר השקט, מתקבלת סביבה רעננה ושלווה המהווה בית גידול לדור חדש של גופים שמימיים צעירים.

כתבות נוספות במדור מדע
עוררו עניין השבוע

עוד כתבות נצפות...

חדשות-ראשי מדע מחזוריות חייהם של גרמי השמים

-->
Feedback Form