יום שישי, 21 בנובמבר 2014

It's coming right for us!

בימים האחרונים גיליתי שמשהו שלמדתי כעובדה מוכרת למעשה היה השערה עד לפני זמן לא רב.
כמעט כל חובב חלל שמע שאנדרומדה ושביל החלב נמצאות במסלול התנגשות, ושהן אמורות להתחיל להתמזג בעוד כ5 מליארד שנה. זה לא מגיע משום מקום, זו עובדה שמועברת גם לסטודנטים באוניברסיטה, והיא מתבססת על כך שלאנדרומדה נמדדה הסחה לכחול, דבר שהיה ידוע כבר כמעט מאה. למי שלא מכיר, הסחה לאדום והסחה לכחול הן שני קצוות של מה שנקרא אפקט דופלר - כאשר גוף נע ומשדר גל בעל תדירות מסויימת, הגל הזה נקלט שונה עבור צופים שהגוף המשדר נע אליהם ומהם. הדוגמה המוכרת ביותר לעניין היא כאשר אנו עומדים ליד כביש ומכונית נוסעת לכיווננו ואז חולפת על פנינו ומתרחקת מאיתנו; כל זמן שהיא מתקרבת אלינו, הרעש שלה נשמע לנו בתדירות גבוהה יותר, וכשהיא מתרחקת התדירות פתאום נשמעת נמוכה יותר. זה בדיוק אפקט דופלר, והוא עובד גם על גלים אלקטרומגנטיים כמו אור, רק שעבור אור נוח לנו לחשוב על אורכי גל שאנו מכירים - האור הנראה. האור הנראה, זה שאנו רואים מהשמש, הוא בעיקרו צהוב. אם הוא מוסח לתדירויות נמוכות יותר, הוא נעשה אדום. אם הוא מוסח לתדירויות גבוהות יותר, הוא עובר להיות כחול יותר. על כן נהוג להשתמש ב"הסחה לאדום" ו"הסחה לכחול" כדי לתאר גוף שנע הרחק מאיתנו או לעברנו, בהתאמה. באסטרופיזיקה זה דבר שימושי ביותר, כיוון שזה מאפשר לנו לגלות את המהירות של גלקסיות גם מבלי שנוכל למדוד את התנועה שלהן - צריכים לעבור אלפי שנים, לפחות, לפני שנוכל לזהות את התנועה של גלקסיה מרוחקת על רקע הגלקסיות המרוחקות אף יותר.

שביל החלב, כפי שהוא נראה בשמי כדור הארץ.

אולם אפקט דופלר נותן לנו רק את המהירות הרדיאלית - כלומר, את המהירות של העצם הנע לכיווננו או הרחק מאיתנו, ולא נותן לנו את המהירות בכיוונים אחרים. במקרה של אנדרומדה, זה אומר שידענו שהיא נעה לכיווננו, אבל לא ידענו מה המהירות שלה בכיוון הניצב לכך. למעשה, מספיקה מהירות לא גדולה (יחסית) בכיוון הניצב על מנת ששתי הגלקסיות יחלפו אחת על פני השניה או רק יגעו אחת בשנייה בקצוות. הבעיה היא שלמדוד את המהירות הניצבת זה מסובך מאוד, כפי שהסברתי לפני כן, ולכן למעשה עד לא מזמן לא באמת ידענו שהגלקסיות הולכות להתנגש. אבל זה השתנה, היות וקבוצת מדענים הצליחה (ב2012; זה לא מחקר חדש, אך הוא היה חדש לי), בעבודה מאוד מרשימה, למדוד את המהירות של אנדרומדה על פני כיפת השמיים ולהראות שאם יש כזו, היא קטנה בהרבה מהמהירות שלה לכיווננו, ועל כן הגלקסיות אכן הולכות להתנגש חזיתית. הצורה שבה הם מדדו את המהירות הניצבת של אנדרומדה היא על ידי שימוש בתמונות מטלסקופ החלל האבל, שכבר כעשור ויותר מצלם כוכבים באנדרומדה. על ידי השוואת תמונות מזמנים שונים ניתן היה להסיק את המהירות של כל כוכב על פני כיפת השמיים, ומתוך איסוף המהירויות של מספיק כוכבים ניתן היה להסיק את המהירות של הגלקסיה כולה ולראות שהיא אכן מתקדמת להתנגשות חזיתית איתנו.



גלקסיית אנדרומדה, בתמונה מ1899 (!)

אך קבוצת המדענים לא הסתפקו באישוש של רעיון בן עשרות שנים, מרשים ככל שזה יהיה; הם גם עשו סימולציה שמדגימה כיצד יראו השמיים של כדור הארץ במהלך ההתנגשות הזו (כלומר, איך הם יראו אם כדור הארץ ישאר פחות או יותר במיקומו הנוכחי, מה שלא מובטח כלל בפרקי זמן באורך שכזה). תמונות נבחרות מתוך הסימולציה ניתן לראות בתמונה שלמטה, והן מאוד מרהיבות. מספרתי את התמונות, והנה ההסבר שלהם למה מתרחש בכל תמונה:
1. השמיים כפי שהם נראים היום; ניתן לראות את הפס של שביל החלב, ואנדרומדה נראית כנקודה בהירה בחלק השמאלי העליון.
2-3. השמיים בעוד שני מליארד שנה ובעוד 3.75 מליארד שנה; אנדרומדה מתקרבת וגדלה עד שהיא ממלאת את השמיים.
4-5. ההתנגשות מתחילה לתת את אותותיה, כשהמוני כוכבים נוצרים וממלאים את השמיים יחד עם הכוכבים של אנדרומדה שנוספו.
6. ארבעה מליארד שנה; אחרי שחלפו אחת דרך השנייה, שתי הגלקסיות מעוותות.
7. 5.1 מליארד שנה; שתי הגלקסיות נופלות שוב אחת אל עבר השנייה. יש הרבה פחות יצירת כוכבים היות והגז מוצה במעבר הקודם. הליבות של שתי הגלקסיות נראות כשני אזורים בהירים במיוחד בתמונה.
8. 7 מליארד שנה; הגלקסיות התמזגו לגלקסיה אליפטית גדולה, שהליבה שלה בוהקת בשמי הלילה (שהם הרבה יותר בהירים).



אז עכשיו אתם יכולים לחזור ולספר לחברים שלכם שאנחנו עומדים להתנגש ולהתמזג עם אנדרומדה, הפעם בידיעה שזה מגובה על ידי מחקר אסטרונומי.




להרחבה בנושא, אתם מוזמנים להיכנס אל עמוד הפרוייקט.

2 comments:

  1. איזה בלוג אדיר, אוצר בלום!
    תודה רבה עפר,
    ולי שטיינהרט

    השבמחק
  2. תודה רבה, ולי!
    אני שמח לשמוע שמצאת את הבלוג מעניין, אני כותב על מנת שיקראו ואין משוב מעודד יותר מלשמוע שאנשים נהנים. :)

    השבמחק