סמדר נאוז

בן כמה היקום? איזו טעות מדעית נפוצה בסרטי מדע בדיוני? מהו חומר אפל והאם הוא נמצא בקרטוני חלב? ד"ר סמדר נאוז לוקחת אותנו למסע בחלל

מהו תחום המחקר המרכזי שלך?

אני אסטרופיסיקאית, ותחום המחקר המרכזי שלי הוא קוסמולוגיה - חקר ההיסטוריה של היקום. שוו לעצמכם שאתם לוקחים ספר ליד, קוראים כמה פסקאות מהפרק הראשון שלו ואז מדלגים ישירות לפרק האחרון – זו בערך תמונת המידע שיש בידינו כיום על ההיסטוריה של היקום.

הפרק האחרון הוא רקיע השמיים כפי שאנחנו רואים אותו היום – כוכבים, פלנטות, גלקסיות, מבנים מורכבים ויפהפיים. מהפרק הראשון, לעומת זאת, הספקנו לקבל רק הצצה – זוהי קרינת הרקע הקוסמית, המהווה הד למאורע שהתרחש כשהיקום היה בחיתוליו (רק כבן 400 אלף שנה). קרינה זו, המגיעה אלינו מכל הכיוונים, מהווה "תצלום ילדות" של היקום. מתצלום זה (ומעדויות אחרות) אנו מסיקים כי היקום החל את חייו במפץ גדול ומאז הוא מתפשט.

ניתן לתאר את היקום ההתחלתי כמרק חם של קרינה ושל חומר המפורק לחלקיקיו הבסיסיים ביותר. ככל ש"המרק" הזה התפשט, הוא התקרר, עד שהגיע לטמפרטורה קרה מספיק שבה נוצר מימן ניטרלי. מרגע זה ואילך, הקרינה היתה חופשיה לנוע ללא הפרעה כמעט, והגיעה עד אלינו. קרינת הרקע הקוסמית, מספרת לנו כי היקום בראשיתו היה אחיד, למעט הפרעות קטנות בצפיפות, בסדר גודל של בערך אחד למאה אלף. על פי המודל המקובל כיום, נראה כי הפרעות קטנות אלו, הן שהפכו, בסופו של דבר, לאותן גלקסיות המכילות מיליוני כוכבים ופלנטות שאנו רואים כיום.

תחום המחקר הספציפי שלי הוא היווצרותן של הגלקסיות הראשונות ביקום. אני מנסה להבין מהי הפיסיקה האחראית לאבולוציה ולתכונות שלהן.

כיצד הגעת לעסוק בתחום ומה הניע אותך לכך?

חיבתי למדע בכלל ולאסטרונומיה בפרט החלה בגיל חמש. אימי היתה מושיבה את אחותי הקטנה ואותי לראות "מסע בן כוכבים" (הסדרה המקורית – star trek the original series ) והיתה מתרגמת לנו את הנאמר. זהו אחד מזיכרונות הילדות היפים ביותר שלי.

וכך התחלתי לקרוא וללמוד על אסטרונומיה ועל פיסיקה. אמנם לא למדתי פיסיקה בתיכון – אך המשכתי להתעניין בתחום וחלמתי להיות אסטרונאוטית. מכיוון שידעתי שלהגיע לחלל בפועל, זה לא ממש ריאלי מבחינתי, אז לחקור אותו נראה לי כמו דרך ראויה להגשמת החלום.

כמי שהתחילה את דרכה כחובבת "מסע בין כוכבים", האם הסדרה אמינה מבחינה מדעית?

ובכן, לצערי, לעתים קרובות סדרות מדע בדיוני באופן כללי, ו"מסע בין כוכבים" בפרט, לא מקפידות על חוקי הפיסיקה. אחת הבעיות הקלאסיות שחוזרת על עצמה, היא המצאה של טכנולוגיה המאפשרת תנועה גבוהה ממהירות האור.

לפי ההבנה הפיסיקלית שלנו כיום, מהירות האור היא המהירות המקסימלית ולא ניתן לעבור אותה. אבל אם נגביל את עצמנו למהירות נמוכה ממהירות האור, נתקשה ליצור סיפורים קסומים על הרפתקאות באיזורים מרוחקים אלפי שנות אור מכדור הארץ. לכן, מדענים רבים חובבי מד"ב (ואני) מוכנים לקבל זאת. אני מרגישה צורך להצטנע בשם המדע, ולציין כי ייתכן שהנחת המוצא שלנו, שמהירות האור היא מקסימלית, לוקה בחסר, אבל אז אין טעם לדבר כלל על אמינות מדעית, כי הכל אפשרי...

בנוסף, כמעט בכל סדרה/סרט מד"ב – שומעים קולות בחלל. ובכן, טעות גדולה! כיוון שצפיפות החלקיקים בחלל מאוד נמוכה, גלי הקול שעוברים בו לא נמצאים בטווח השמיעה האנושית. שמיעה של קולות בחלל היא שגיאה שמפריעה לי ביותר, כיוון שכשהדרכתי במוזיאון המדע בירושלים, פעמים רבות ילדים דיברו איתי על "מה ששומעים בחלל" - קונספט שגוי בהחלט.

כמובן שאפשר להמשיך ולדבר על אינספור בעיות (מסעות בזמן, למשל, שיוצרים "חורים" בעלילה), אך אם נחזור לשאלה המקורית – "מסע בין כוכבים" הלכה וצמצמה עם השנים, ועם הגרסאות השונות, את כמות השגיאות המדעיות. דווקא בסרט האחרון היו לא מעט שגיאות מצערות, אבל אין זה גורע ממידת הנאתי בצפייה בו.

איך נראה יומה של "חוקרת יקום"?

מתישהו בעתיד הקרוב, מערכי רדיו יעזרו לגולל את סיפור היווצרותן של הגלקסיות הראשונות ביקום. כיום, אנו יודעים שהקרינה מגלקסיות אלו חיממה את הגז הסובב אותן עד שיננה אותן, קרי, הפרידה את המימן לחלקיקיו. תצפיות מערכי הרדיו יאפשרו לנו למפות את המימן ביקום, ואז ה"חורים" בתצפיות יהיו הגלקסיות (כיוון שהן יננו את המימן סביבן). על מנת למצות את התצפיות הללו עד תומן, יהיה עלינו לבסס את ההבנה התיאורטית של התהליכים הפיסיקלים השונים שהתרחשו אז, וזה בדיוק מה שאני מנסה לעשות.

המחקר שלי לא מתבצע במעבדה. למעשה, העיסוק בגלקסיות הראשונות של היקום מתבצע רוב רובו בתוך הראש, מול המחשב, במשרד רגיל לגמרי. אני מבלה את זמני בתהליכי חשיבה וביצוע חישובים מסובכים באמצעות מחשב. במהלך היום אני גם קוראת מאמרים של קולגות ולומדת מה חדש בתחום; מנסה לשאול את השאלות הנכונות ולבדוק תמיד את ההנחות שהנחתי. באופן סכמטי, ניתן לתאר את יום עבודתי כמורכב מרצף של פרוייקטים קטנים, קרי חישובים שונים, שעלי לבצע על מנת לפתור בעיה מסוימת.

המפץ הגדול, תיאוריה קוסמולוגית בדבר ראשית היקום, שלפיה התחיל היקום מנקודה אחת במעין "התפוצצות" אדירה, ומאז הוא ממשיך להתפשט.

"שלושה דברים ש(אולי) לא ידעתם על היקום":

• 1% מההפרעות בקליטת שידורי טלוויזיה מקורן לא בכבלים, אלא בקרינת הרקע הקוסמית.
  

• על פי התיאוריות המובילות כיום, רוב החומר (בערך 80%) ביקום שלנו הוא חומר שלא ניתן לראות אותו בכלל, ואנו קוראים לו חומר אפל.
  

• צפיפות החומר האפל בגלקסיה שלנו נמוכה מאוד. על פי חסמים כיום על מסת החומר האפל, אנו יודעים לדוגמא, שבקרטון חלב, יש חלקיק חומר אפל אחד.
  

"רעיון מורכב בשפה פשוטה" – ד"ר סמדר נאוז מציגה נקודה למחשבה:

חומר אפל, כאמור לעיל, הוא חומר שאיננו נראה. המודל הקוסמולוגי שלנו כיום מבוסס על הנחת מוצא שאכן קיים חומר כזה, אך טיבו עדיין לא ברור. טענת האסטרונומים היא שהחומר בחלקים החיצוניים של הגלקסיות נע מהר יותר ממה שחוקי ניוטון מנבאים ביחס למסה שאנו רואים. ולכן מסקנתם היא שהמסה הכוללת של גלקסיות אלו גדולה מהחומר שאותו אנו רואים. מסה זו היא החומר האפל, ובמשך השנים הצטברו עדויות נוספות לקיומה.

אך ישנה גם האפשרות המדעית שכל זה אינו נכון, משום שההבנה שלנו את הפיסיקה אינה שלמה. יכול להיות שכוח הגרוויטציה הופך להיות חזק יתר במרחקים גדולים יותר (ליתר דיוק, בתאוצות נמוכות), וזה ההסבר לפער בין חוקי ניוטון למהירות התנועה של הגלקסיות. אם כך הדבר, חומר אפל כלל אינו קיים. את התיאוריה הזו, הנקראת מונד (MOND), מוביל מראשית שנות ה-80 פרופ' מרדכי מילגרום ממכון ויצמן.

מהי התורה הנכונה - חומר אפל או מונד? התשובה לשאלה שנויה במחלוקת. זהו בסיסה של הפיסיקה – מדענים בונים תיאוריה, וכל עוד היא לא הופרכה, היא מתקיימת.

כיאה לחובבת מד"ב, בחרתי בציטוט של יודה (Yoda) מתוך הסרט האהוב עלי, "מלחמת הכוכבים":

"עשה או אל תעשה, רק אל תנסה"

אני אוהבת את המשפט הזה, ומאמינה כי ניתן ליישם אותו בכל תחומי החיים. העולם האקדמי למשל, יכול להיות מקום מאוד קשה וביקורתי. במקום להתמלא בחששות, לעיתים צריך פשוט לעשות את הצעד ולא להסס.

ילידת 1978, ירושלים. את התארים הראשון והשני קיבלתי מהאוניברסיטה העברית בירושלים ואת הדוקטורט סיימתי באוניברסיטת תל אביב. בקרוב אעבור לאוניברסיטת נורת'ווסטרן בארה"ב לבצע פוסט דוקטורט.

בתואר השני חקרתי את מבנה גלקסיית שביל החלב - הגלקסיה שלנו - עם פרופ' ניר שביב. בעבודת הדוקטורט חקרתי את הגלקסיות הראשונות ביקום, בהנחיית פרופ' רנן ברקנא. כרגע אני מבצעת פוסט דוקטורט קצר עם פרופ'ר עמיאל שטנברג.

לאתר הבית של ד"ר נאוז - לחצו כאן

עורכת המדור: גלית רויכמן