העידן האפל של היקום

הקדמה לקוראים הישראלים: לראשונה בהיסטוריה האנושית מדענים חוקרים את סיפור בראשית דרך טלסקופים. המאמר שכתבתי מתאר את חזית המחקר של היקום הצעיר שמתרכזת בפסוק "ויהי אור". כמו תמיד המדע, יותר משהוא עונה - הוא פותח צוהר לשאלות נוספות, שאולי אחד מקוראיי הצעירים יפתור בעתיד. כילד צעיר במושב בית חנן אהבתי לנסוע בטרקטור אל השדות ולהתלבט שם בשאלות פילוסופיות על היקום. את רוב השאלות האלה עדיין לא הצלחתי לפתור.

בהרימי את מבטי אל שמי הלילה, אני תוהה פעמים רבות אם אנו, בני האדם, איננו שקועים מדי בעצמנו. הלוא יש ביקום כל כך הרבה מעבר למה שנגלה לעינינו על כדור הארץ. התמזל מזלי, וכאסטרופיזיקאי משלמים לי כדי לחשוב על נושא זה, עיסוק שנותן לי נקודת מבט אחרת על הדברים. אלמלא כן, היו בוודאי נושאים אחרים שהיו מטרידים אותי - מותי שלי, למשל. כל אדם ימות ביום מן הימים, אך כשאני מביט ביקום כולו, אני מתמלא תחושה של אריכות ימים. בזכות התמונה הכוללת, אני מוצא את עצמי מוטרד פחות מקיומי הפרטי מכפי שהייתי מוטרד אולי בנסיבות אחרות.

הקוסמולוגים עוסקים בכמה משאלות היסוד שבני האדם ניסו לפתור מאות בשנים באמצעות חשיבה פילוסופית, אבל אנו עושים זאת בהסתמך על תצפיות שיטתיות ועל מתודולוגיה כמותית. אפשר שההישג הגדול ביותר של המאה שעברה היה בניית מודל של היקום, המבוסס על גוף ידע נרחב.

כשאני מעיין בעיתון, כחלק משגרת הבוקר שלי, אני נתקל לעתים קרובות בתיאורים ארוכים של סכסוכים בין אנשים על גבולות, נכסים או חירויות. חדשות היום נשכחות לרוב כמה ימים אחר כך, אך מה מוצאים על פי רוב בפרק הראשון של כתבים עתיקים, שממקדים את עניינם של קהלים רחבים לאורך תקופות ארוכות, כמו למשל התנ"ך? דיון על דרך היווצרותם של מרכיבי היקום - אור, כוכבים, חיים. אף על פי שבני אדם שקועים לעתים קרובות בבעיות יום-יומיות, הם סקרנים באשר לתמונה הגדולה. כאזרחי היקום, אך טבעי הוא לנו לתהות כיצד נוצרו מקורות האור הראשונים, כיצד התהוו החיים והאם אין מלבדנו ישויות אינטליגנטיות בחלל הגדול הזה. האסטרונומים במאה ה-21 מצויים במצב ייחודי המאפשר להם למצוא תשובות לשאלות הגדולות הללו.

מה שהופך את הקוסמולוגיה המודרנית למדע ניסויי הוא יכולתנו להציץ אל העבר, פשוטו כמשמעו. כשאתה מתבונן בדמותך הנשקפת במראה המוצבת במרחק מטר ממך, אתה רואה את עצמך כפי שנראית לפני 6 ננו-שניות - הזמן שבו נע האור אל המראה וחזרה. באופן דומה, קוסמולוגים אינם צריכים לנחש כיצד התפתח היקום; אנו מסוגלים לצפות בהיסטוריה שלו מבעד לטלסקופים. מאחר שמבחינה סטטיסטית היקום נראה זהה בכל הכיוונים, הרי מה שאנו רואים במרחק מיליארדי שנות אור הוא כנראה ייצוג טוב למדי של מצבו של מקטע היקום שלנו לפני מיליארדי שנים.

המטרה הסופית של הקוסמולוגיה התצפיתית היא לתאר את היסטוריית היקום כולה, ולספק תמונה מלאה של התפתחותנו מאז שהיה הכול גז חסר צורה של חלקיקים תת-אטומיים. יש בידינו תמונה רגעית של היקום כפי שהיה 400,000 שנה לאחר המפץ הגדול - מתוך קרינת הרקע הקוסמית - וגם תמונות של גלקסיות יחידות, כמיליארד שנים לאחר מכן. עד אמצע העשור הבא מתכוונת נאס"א לשגר טלסקופ חלל חדש בשם "טלסקופ החלל ג'יימס ווֶב" (JWST), שיהיה מסוגל לצפות בגלקסיות הראשונות, שנוצרו, לדעת התיאורטיקנים, בגיל קוסמי של כמה מאות מיליוני שנים.

אך כל זה עדיין משאיר אותנו עם פער עצום. בתקופה שבין שחרור קרינת הרקע הקוסמית, לבין זריחת קרני האור הראשונות של הכוכבים, שרר חושך ביקום, והקרינה הקוסמית לא עקבה אחר התפלגות החומר. פרק זמן זה עשוי להישמע עגום, מעין קטע ביניים משעמם שבין התוצאות המיידיות של המפץ הגדול, לבין הקוסמוס הסואן של ימינו. אך למעשה, באותם ימים א אירעו התרחשויות הרות משמעות: הבליל הקדמוני התפתח לַמגוון העשיר של גופים שמימיים שאנו רואים כיום. בתוך האפלה הסמיכה עסקו כוחות הכבידה בהרכבתם של גופים בקוסמוס.

האסטרונומים ניצבים במצב הדומה לדפדוף באלבום תמונות של אדם המכיל את תמונת האולטרה-סאונד הראשונה שלו כעובר שטרם נולד, וכמה תמונות שלו כנער מתבגר וכאדם מבוגר. לו ניסיתם לנחש על פי התמונות האלה מה ארע בין שתי התקופות, אפשר שניחושכם היה שגוי מאוד. ילד איננו עובר שעבר הגדלה, או מבוגר שעבר הקטנה, והדבר נכון גם לגבי גלקסיות. הן לא עקבו אחר מסלול התפתחות ברור מאליו מאותו חומר ראשוני שתועד בקרינת הרקע הקוסמית. תצפיות מרמזות שהיקום עבר תהליך עיוות מסוים באותו עידן אפל.

האסטרונומים היום מחפשים אחר אותם דפים חסרים באלבום התמונות הקוסמי, שיראו כיצד התפתח היקום בתקופת ינקותו, וכיצד נוצרו אבני הבניין של גלקסיות כמו שביל החלב שלנו. לפני עשר שנים, כשהצטרפתי למאמץ הזה, רק קומץ חוקרים גילה עניין בנושא. היום, חלק ניכר מן הפרויקטים התצפיתיים העתידיים עוסקים בכך, והתחום נראה כאחד משדות-הפעולה המרגשים ביותר בקוסמולוגיה בעשור הקרוב.

בחלק הבא: מיונים ליונים