לא עוצרים בנובל: שבועיים אחרי שזכו בפרס נובל על מדידת גלי כבידה מהתמזגות של שני חורים שחורים, צוותי הגלאים LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) האמריקאי ו-Virgo האירופאי הודיעו היום על הגילוי הראשון בהיסטוריה של גלי כבידה מהתמזגות של שני כוכבי נויטרונים.
גלי הכבידה שנמדדו בשלושת הגלאים (שניים בארה"ב ואחד באיטליה) עיוותו את המרחב והזמן בכדור הארץ ב-17 באוגוסט, בשעה 15:41 לשעון ישראל. העיוות, שארך כ-100 שניות, נוצר כששני כוכבי הנויטרונים, במסות של 1.1 עד 1.6 ממסת השמש שלנו, התנגשו זה בזה – ומאז התפשט במרחב ובזמן כמעין אדוות הנעות במהירות האור, עד שהגיע לכדור הארץ.
שתי חידות מדעיות נפתרו – בבת אחת
1.7 שניות לאחר המדידה, ובאופן בלתי תלוי, הלוויין פרמי של נאס"א רשם התפרצות של קרני גמא מאותו אזור בשמיים שממנו הגיעו גלי הכבידה. בכך הוכח שלפחות חלק מהתפרצויות קרני הגמא המסתוריות – התפרצויות קצרות וקטלניות של קרינה אלקטרומגנטית – נוצרות כאשר שני כוכבי נויטרונים מתמזגים. מדענים מאמינים שהתפרצויות קרני גמא אחראיות להכחדות המוניות בהיסטוריה של כדור הארץ, והן עלולות לגרום להכחדות המוניות גם בעתיד.
12 שעות לאחר המדידה הראשונית, טלסקופ Swope בצ'ילה זיהה מקור אור חדש בגלקסיית NGC4993, הנמצאת במרחק 130 מיליון שנות אור מאתנו, גם כן באותו אזור בשמיים שממנו הגיעו גלי הכבידה והתפרצות קרני הגמא. ניתוח מקור האור החדש הוכיח את ההשערה לפיה התמזגויות של כוכבי נויטרונים הן שאחראיות לרוב היסודות הכבדים יותר מברזל, כגון עופרת, טיטניום, כסף וזהב, כאשר כל התמזגות כזאת משחררת ליקום יסודות כבדים במסה של כאלף כדורי ארץ. במילים אחרות: הזהב בשן הסנדלר והאורניום בתוכנית הגרעין של איראן – כל אלה נוצרו בהתנגשות העוצמתית של שני כוכבי נויטרונים.
100 שנה אחרי איינשטיין
גלי כבידה נמדדו לראשונה באופן ישיר בפברואר 2016, בדיוק 100 שנה אחרי שאלברט איינשטיין חזה את קיומם בתורת היחסות הכללית. גלי כבידה הם הפרעה מתפשטת של עקמומיות המרחב-זמן, והם נוצרים באירועים האלימים והאנרגטיים ביותר ביקום, כמו סופרנובות, התנגשויות של כוכבי נויטרונים והתנגשויות של חורים שחורים.
הגלים שנמדדו ב-2016 נוצרו כאשר מערכת של שני חורים שחורים, במסות של 36 ו-29 מסות שמש, התמזגו לחור שחור אחד בעל מסה של כ-60 שמשות בלבד. המסה העודפת התפשטה ביקום במהירות האור, תוך כדי שהיא מעוותת את מרקמו של כדור הארץ, במרחק 1.3 מיליארד ק"מ מהאירוע – עיוות שנמדד בשני גלאי LIGO.
מאז נמדדו עוד ארבעה אירועים של גלי כבידה, ארבעתם כתוצאה מהתמזגות של חורים שחורים, אבל עד היום לא נמדדה התמזגות של כוכבי נויטרונים. הסיבה לכך היא שכוכבי נויטרונים הם בעלי מסה פחותה בהרבה מחורים שחורים – פחות מ-3 מסות שמש כל אחד – ולכן גם גלי הכבידה שמשתחררים בעת ההתמזגות חלשים בהרבה.
ככלל, כשכוכב מסיבי מסיים את חייו כסופרנובה, הוא משאיר אחריו ליבה דחוסה. בכוכבים מסיביים במיוחד, הליבה הדחוסה הזאת הופכת לחור שחור, ואילו בכוכבים פחות מסיביים תהליך הקריסה הכבידתית נעצר בנקודה שבה האלקטרונים והפרוטונים מתמזגים לנויטרונים. לכן, לפי הערכות, כוכבי נויטרונים נפוצים יותר מחורים שחורים, והתמזגויות של כוכבי נויטרונים הן שגרתיות יותר מהתמזגויות של חורים שחורים.
Animation of Neutron Star Merger and Aftermath from NRAO Outreach on Vimeo.
לידיעה המלאה באתר סוכנות החלל הישראלית