בעבר הלא-רחוק, איתור סופרנובה – כוכב מתפוצץ - נחשב למחזה נדיר. כשפרופ' אבישי גל-ים ממכון ויצמן למדע, למשל, למד לתואר שלישי, הוא מצא שבע סופרנובות בארבע שנים. כיום, שיפורים באמצעי המדידה והניתוח מאפשרים לחזות ב-50 פיצוצים כאלה מדי יום. יכולתם המשופרת של אסטרופיזיקאים לחזות בסופרנובות אולי הופכת את האירוע השמימי למרגש פחות, אבל העלייה בשכיחות מעלה את הסבירות לחזות בסוגים נדירים יותר של פיצוצים בחלל - שעד כה נחשבו תיאורטיים בלבד. באחרונה זיהו פרופ' גל-ים ושותפיו למחקר סופרנובה מסוג שלא נצפה עד כה. ממצאיהם מתפרסמים הערב (יום ד') בכתב-העת המדעי Nature.
2 צפייה בגלריה
כוכב וולף-ראייה והערפילית שעוטפת אותו כפי שנקלטו בעדשת טלסקופ החלל האבל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית. במחקר החדש נצפתה לראשונה סופרנובה בכוכב מסוג זהכוכב וולף-ראייה והערפילית שעוטפת אותו כפי שנקלטו בעדשת טלסקופ החלל האבל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית. במחקר החדש נצפתה לראשונה סופרנובה בכוכב מסוג זה
כוכב וולף-ראייה והערפילית שעוטפת אותו כפי שנקלטו בעדשת טלסקופ החלל האבל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית. במחקר החדש נצפתה לראשונה סופרנובה בכוכב מסוג זה
(צילום: NASA/ESA Hubble Space Telescope)
בליבתו של כל כוכב (כמו השמש שלנו) מתרחש, בכל רגע נתון, תהליך של היתוך גרעיני: יסודות קלים מתמזגים והופכים, אט-אט, ליסודות כבדים יותר. היתוך של גרעיני מימן הופך להליום, שהופך לפחמן וחמצן, וכך הלאה. בסוף התהליך נוצר ברזל - שממנו לא ניתן להפיק אנרגיה גרעינית. במצב רגיל, האנרגיה שנוצרת בליבת הכוכב יוצרת חום ששואף לגרום לכוכב להתפשט, ומאפשרת לו לשמור על איזון עם כוח הכבידה - שדוחק את מאסת הכוכב לליבה. ברגע שכוכב מפסיק לייצר אנרגיה – האיזון מופר, ויכול להוביל לאחת משתי תוצאות: או שנפער חור שחור בליבת הכוכב – שגורם לו לקרוס לתוך עצמו, או שיתפוצץ – ויפזר את החומר שממנו הוא עשוי למרחבי החלל.
זהו, כמובן, תהליך ארוך מאוד. אורך החיים של כוכבים מאסיביים, שאותם חוקר פרופ' גל-ים – דיקן הפקולטה לפיזיקה במכון ויצמן למדע - נחשב לקצר יחסית: כמה מיליוני שנים לכל היותר. השמש, בהשוואה, צפויה לחיות כ-10 מיליארד שנה. בכוכבים מאסיביים, ההיתוך הגרעיני בליבה יוצר מצב שבו הכוכב מורכב משכבות - היסודות הכבדים מצויים בליבתו, ויסודות יותר ויותר קלים מקיפים אותם.
כוכבי וולף-ראייה הם כוכבים מאסיביים ביותר, שבהם חסרה אחת או יותר מהשכבות העליונות של היסודות הקלים, כך שבמקום מימן – היסוד הקל ביותר – יתאפיינו פני-השטח בהליום, פחמן או אפילו ביסוד כבד יותר. הסבר אפשרי לתופעה זאת הוא שרוח חזקה הנושבת ממעטפת הכוכב החוצה מפזרת לחלל את השכבה החיצונית ביותר, וכך מאבדים כוכבים אלה שכבה נוספת כל כמה מאות אלפי שנים. למרות אורך חייהם הקצר-יחסית של אותם כוכבים, ועצם היותם בתהליך פירוק מתקדם, עד כה לא נצפתה סופרנובה שמקורה בכוכב וולף-ראייה.
2 צפייה בגלריה
צוות המחקר הישראלי מהמחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה במכון ויצמן למדעצוות המחקר הישראלי מהמחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה במכון ויצמן למדע
צוות המחקר הישראלי מהמחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה במכון ויצמן למדע
(צילום: מכון ויצמן למדע)
קצב הגידול המהיר בתצפיות סופרנובה הוביל לחיזוק ההשערה שמסיבות לא ידועות, כוכבי וולף-ראייה לא מתפוצצים - שכן, אם היו מתפוצצים, כבר היינו חוזים בפיצוץ מסוג זה. אבל באחרונה הצליחו חברי קבוצת המחקר של פרופ' גל-ים להפריך את ההשערה ולזהות, לראשונה, סופרנובה שמקורה בכוכב מסוג זה. ניתוח החתימה הספקטרלית של הפיצוץ - שממנה אפשר ללמוד על אורכי הגל של פליטת האור, ולשייכם ליסוד כזה או אחר - הראה כי הפיצוץ הכיל פחמן, חמצן וניאון - יסוד שלא נצפה בעבר בשום סופרנובה. מעבר לכך, זיהו המדענים שהחומר שממנו נפלטה הקרינה הקוסמית לא השתתף בעצמו בפיצוץ, אלא הגיע ממעטפת הכוכב - דבר המחזק את סברת הרוח החזקה.
מכיוון שמדובר בתצפית ראשונה, אומר פרופ' גל-ים, שמוקדם לקבוע באופן חד-משמעי כי זה סופו של כל כוכב. "אנחנו לא יודעים לומר בשלב זה האם כל כוכבי וולף-ראייה מתפוצצים. ייתכן שחלקם כן קורסים לחור שחור", הוא אומר. "אנחנו מעריכים שהמסה שהתפזרה מהפיצוץ הייתה דומה למסת השמש או קטנה ממנה, בעוד הכוכב במקור היה הרבה יותר מאסיבי – לפחות פי 10 ממסת השמש. אז לאן נעלמה מירב המסה?"
כדי להסביר זאת הוא מציע תרחיש ביניים, שבו מתקיימות, בעת ובעונה אחת, שתי האפשרויות: לאחר שמפסיקה להיווצר אנרגיה גרעינית בליבת הכוכב, מתרחש פיצוץ שמעיף חלק מהמסה לחלל, ובו זמנית קורסת שאר המאסה לליבת הכוכב ויוצרת חור שחור. "מה שבטוח", אומר פרופ' גל-ים, "זאת לא הקריסה השקטה שעליה דיברו. ראוי לציין כי מאז גילוי ראשון זה, נצפה פיצוץ נוסף של כוכב וולף-ראייה – כלומר, לא מדובר באירוע חד-פעמי. ייתכן שככל שמשתפרים אמצעי המדידה והאיתור, לחזות בפיצוצים מסוג זה – שכעת נחשבים לאקזוטיים ונדירים – יהפוך להיות עניין שבשגרה".


פיצוצי סופרנובה עלולים להיתפס כאירועים רחוקים ועצומים, שאין להם השפעה ישירה על חיינו, אבל הם למעשה נמצאים בבסיס החיים עצמם. הפיצוצים מאפשרים ליסודות שנוצרו בליבת הכוכב להתפזר ברחבי הגלקסיה, ומהם נוצרים כוכבים חדשים.
גם כדור-הארץ וכל מה שקיים בו – כולל אותנו – נוצרו בעקבות תהליך זה. "אנחנו חוקרים את מקור החומרים בטבע, ומחפשים הסברים לתופעות שאנחנו לוקחים כמובן מאליו", מסכם פרופ' גל-ים. "זה מה שמעניין אותי – מאיפה הגיע כל מה שסביבנו – ואני רוצה להבין את התהליך הזה כמה שיותר טוב".