הויכוח הגדול של האסטרונומיה

(רשומה זו מבוססת על ההרצאה שהעברתי בכנס מאורות 2017)

ב26 לאפריל 1920, בשעה 20:15, התקיים באודיטוריום באירד של המוזיאון להסטוריה של הטבע בוושינגטון ויכוח פומבי בין הבר קרטיס להארלו שייפלי. הויכוח ארך כשעה וחצי, ונכחו בו כמה עשרות חברי האקדמיה הלאומית האמריקאית למדעים, רובם לא אסטרונומים. למרות זאת, המפגש הזה נודע לימים כ"ויכוח הגדול של האסטרונומיה", ונחשב לאבן דרך בהתפתחות ההבנה המדעית את גודל היקום ומקומנו בו. הויכוח עסק בשלושה נושאים:

• מה גודל שביל החלב?
• מה מיקום השמש בשביל החלב?
• מה הן הנבולות הספירליות?

אני בטוח שכל הקוראים יודעים מה הן השמש ושביל החלב, אך "נבולות ספירליות" הוא מושג שכבר אינו בשימוש היום ודורש הסבר. אל דאגה, זה יתברר בהמשך הרשומה.

  

לפני שאפשר לדבר על הויכוח עצמו, צריך להבין מה היו התפיסות הרווחות באותה תקופה בנושאי הויכוח - גודל היקום, צורתו, ומקומנו בתוכו. הדרך הטובה ביותר להגיע לזה, לדעתי, היא לתת סקירה הסטורית קצרה של הנושא. הכל מתחיל בשביל החלב.

אם תמצאו מקום חשוך מספיק על פני כדור הארץ, כך תראה לכם שביל החלב.

הרצועה הלבנה שבתמונה מכונה "שביל החלב", מסיבות מובנות. בתקופות העתיקות, כשלמצוא מקום חשוך בלילה לא הייתה בעיה גדולה, היא שיחקה תפקיד משמעותי במיתוסים ובמיתולוגיות. הראשונים שאנחנו יודעים שתהו לגבי שביל החלב מחוץ לקונטקסט הדתי / מיתולוגי היו היוונים (אם כי סביר להניח שזה בגלל שאנחנו יודעים כל כך מעט על התרבויות שלפניהן). הפילוסופים היוונים אנכסגורס ודמוקריטוס העלו כבר במאה החמישית לפני הספירה את ההשערה ששביל החלב מורכבת מהמוני כוכבים רחוקים, ושאנחנו פשוט לא מסוגלים להבחין בכוכבים הבודדים בעין. לרוע מזלם, הם באו לפני אריסטו, שבמאה הרביעית לפני הספירה פיתח את מודל הספרות שלו, מודל שהיווה הבסיס למחשבה על היקום במשך כ-2000 שנה.

מודל הספרות של אריסטו

מודל הספרות של אריסטו שם את האדמה במרכז, וסביבה מסתובבות ספרות חופפות שמכילות את שאר היסודות, הירח, כוכבי הלכת, השמש, ולבסוף את כוכבי השבת (הכוכבים ש, בניגוד לכוכבי הלכת, אינם מראים תנועה על פני השמים בפרקי זמן שניתן למדוד בחיים אנושיים). אריסטו האמין ששביל החלב היא תופעה אטמוספרית שקורה בספרות שמתחת לירח, ומכיוון שאריסטו האמין בזה, זו הייתה התפיסה השלטת במשך זמן רב לאחר מכן. המודל של אריסטו נתן חיזוי לא רע לתופעות אסטרונומיות שונות שקשורות לכוכבי הלכת, וקיבל מעמד של כמעט אמת צרופה. במאה השנייה לספירה האסטרונום היווני תלמי שינה מעט את המודל והוסיף מעגלים אפיציקליים (שמסתובבים סביב מסלולי כוכבי הלכת) ושיפר משמעותית את החיזוי המתמטי שלו. המודל הזה כמעט ולא השתנה במשך מעל לאלף שנים לאחר מכן, עד ניקולאוס קופרניקוס. המודל ההליוצנטרי שפיתח קופרניקוס במאה ה-16 שם את השמש במרכז היקום, ובכך הרג למעשה את מודל הספרות, שהניח את המצאות כדור הארץ (כיסוד האדמה) במרכז, ואת השמש באחת הספרות המרכזיות. המודל של קופרניקוס אמנם מבטל את המודל של אריסטו, אך קשה להתנער מתפיסות ששלטו קרוב לאלפיים שנה, ולקחו הרבה שנים עד שההבנה שמודל אריסטו אינו נכון הפכה לקאנון מדעי, וגלילאו גליליי כמובן משחק כאן תפקיד מרכזי.

המודל ההליוצנטרי של קופרניקוס.

 משהו שדווקא כן התפתח בזמן שבין תלמי לקופרניקוס זו התפיסה של שביל החלב. במאות שאחרי תלמי, ובמיוחד בעולם הערבי, יותר ויותר אסטרונומים החלו להשתכנע שאריסטו טעה לגבי שביל החלב, ושהיא אינה יכולה להיות תופעה אטמוספרית מכיוון שאין לה פרלקסה (אפקט פיזיקלי הגורם לעצמים קרובים להראות כאילו הם נעים על פני רקע רחוק כאשר הצופה הוא זה שנע). זה החזיר את מקומה של שביל החלב לספרת כוכבי השבת, ולכן גם הרעיון שהיא מורכבת מכוכבים חזר להיות רלוונטי. הבעיה הייתה שלא ניתן היה לראות את הכוכבים האלו בעין, כך שרק כשגלילאו הסתכל על שביל החלב בטלסקופ בפעם הראשונה במאה ה-17 התקבלה הוכחה לכך.

שחזור של אחד הטלסקופים בהם השתמש גלילאו.

הטלסקופים הראשונים היו אמנם שיפור משמעותי על פני צפיה בגורמי השמיים בעין, אך עדיין היו חלשים, ולכן לא הביאו לשינוי משמעותי בתפיסת היקום - התפיסה הבסיסית של קופרניקוס הייתה שמערכת השמש שלנו היא הדבר המרכזי ביקום, וששאר הכוכבים נמצאים בספרה רחוקה וקבועה, והתפיסה הזו לא השתנתה גם עם תחילת התצפיות בטלסקופים. רק עם התפתחות הטלסקופים לאט לאט התקבלו ראיות לכך שגם הכוכבים אינם כולם באותו מרחק ושהם כן זזים. אך בעוד שהמודל הבסיסי של היקום לא השתנה בתקופה הזו, כן התגלו תגליות חשובות אחרות. תגלית אחת כזו היא קיומם של עצמים שמימיים מאירים שאינם כוכבים - הנבולות.

נבולה, כפי שנתפסה בטלסקופ חובבים (ועל כן התמונה הקרובה ביותר לצורה בה נבולות נראו באמצעות הטלסקופים הראשונים).

נבולות, כפי שנתפסו אז, הן אזורים מוארים שבבירור לא היו כוכבים בגלל הצורה המפוזרת שלהם, אבל לא היה ברור מה הם (בעברית המונח תורגם ל"ערפילית", בצורה שמתאימה לתפיסה המקורית). באמצע המאה ה18 הפילוסוף עמנואל קאנט שיער ששביל החלב היא מערכת כוכבים שטוחה שמוחזקת על ידי סיבוב, ושהנבולות הן "איי יקומים", מערכות כוכבים כמו שביל החלב שלנו - השערות שדומות להפליא לתפיסת העולם שלנו כיום, אך באותה תקופה לא היה להן ביסוס ממשי.

הנסיון הראשון לתיאור של שביל החלב על בסיס תצפיות נעשה ב1785 על ידי ויליאם הרשל, שהיה אסטרונום ובונה טלסקופים מומחה (בין השאר, בנה טלסקופים באורך 20 רגל [כ6.1 מטרים] ו40 רגל [כ12.2 מטרים]). הרשל ספר את הכוכבים בכיוונים שונים, והגיע למסקנה ששביל החלב היא שטוחה, שהשמש נמצאת בערך במרכזה, ושזו הצורה שלה (במבט מלמעלה):

צורת שביל החלב על פי הרשל.

הסיבה שהרשל הניח שהשמש היא במרכז היא שהספירה שלו הראתה שצפיפות הכוכבים הולכת וקטנה ככל שמתרחקים ממערכת השמש, דבר שמתאים להנחה שהשמש במרכזה של מערכת שטוחה שהולכת ונעשית פחות צפופה ככל שמתרחקים מהמרכז.

ב1845 ויליאם פארסונז, הרוזן השלישי של רוס באנגליה, השתמש בטלסקופ בקוטר 72" (שכונה הלווייתן של פארסונטאון) וגילה שלחלק מהנבולות שהיו ידועות יש מבנה ספירלי. הוא כינה אותן "איי יקומים" על פי קאנט כי חשב שהן באמת מערכות כוכבים נפרדות משביל החלב, והן הפכו להיות לאחת השאלות הפתוחות המאתגרות באסטרונומיה בעשרות השנים הבאות. בעוד שנבולות רגילות היו סימן שאלה (חלקן ניתן היה לזהות שמורכבות מכוכבים ואחרות לא, לא היה ברור כיצד נוצרו), לנבולות ספירליות היה המסתורין הנוסף של צורתן המיוחדת. רוב האסטרונומים חשבו שמדובר בתופעה קרובה יחסית, בתוך שביל החלב, והיו אפילו טענות על כך שהן נצפו מסתובבות ולכן לא יכולות להיות רחוקות מאוד (כי אם הן רחוקות הן גדולות, ואז זמני הסיבוב צריכים להיות כאלו שלא נוכל להבחין בהם).

כדי לקבל תחושה לאיך הדברים נראו באותה תקופה, הנה תמונה של אנדרומדה, שהייתה הנבולה הספירלית הגדולה והמפורסמת ביותר, מ1899:

כך נראתה אנדרומדה בטלסקופים של 1899.

כפי שניתן לראות, לא ניתן להבחין בכוכבים בודדים בתוכה, אך הצורה הספירלית ברורה.

את התפיסות המדעיות לגבי היקום באותה תקופה ניתן לסכם במודל של יעקובוס קפטיין, אסטרונום הולנדי בן אותה תקופה, שהסיק מהתצפיות שצורתה של שביל החלב היא עדשה דקה בקוטר של כ30 אלף שנות אור, שהשמש נמצאת קרוב מאוד למרכזה, ושהיא מהווה את היקום כולו, מודל שנודע כ"יקום של קפטיין".

 

זה למעשה מסכם את הרקע ההסטורי המדעי, וכעת ניתן לעבור ולדבר על הרקע לויכוח עצמו. הויכוח נולד כיוזמה של ג'ורג' אלרי הייל, המקים והמנהל של המצפה בהר ווילסון, להקדיש ערב אחד בפגישת האקדמיה הלאומית למדעים לזכר אבא שלו, וזאת באמצעות ויכוח פומבי על אחד הנושאים החמים בפיזיקה. הוא התלבט בין הנושא של איי היקומים לבין יחסות כללית, שרק חמש שנים לאחר פרסומה הייתה נושא שעורר עניין רב, אך מזכיר האקדמיה כתב לו (בתרגום חופשי שלי):

"לגבי יחסות, אני מוכרח להתוודות שהייתי מעדיף נושא שבו יהיו לפחות חצי תריסר חברי אקדמיה שיהיו מסוגלים להבין לפחות כמה מילים ממה שנאמר בדיון. אני מתפלל לאל שהתקדמות המדע תשלח את היחסות אל מעבר למימד הרביעי, ושלא תחזור משם להטריד אותנו."

בהנתן ההתנגדות העזה של המזכיר, הנושא של איי היקומים נבחר, והדוברים שנבחרו היו הבר קרטיס והארלו שייפלי.

הבר קרטיס (מימין) והארלו שייפלי (משמאל).

הבר קרטיס היה אסטרונום ותיק ובעל שם ממצפה ליק, שהקדיש חלק גדול מהקריירה שלו לרדיפה אחר הנבולות הספירליות ולחקר רבות מהתכונות והתופעות הנצפות בהן. במרבית הדברים קרטיס דבק בתפיסות אסטרונומיות שמרניות וותיקות - הוא האמין במרבית הנקודות של "יקום קפטיין". הנקודה שבה התצפיות הצביעו לדעתו על משהו חדש הייתה הנבולות הספירליות - הוא האמין שהן "איי יקומים", מערכות כוכבים כמו שביל החלב, והיו לו מספר סיבות להאמין בכך. הוא צפה בנובות בנבולות האלה, וראה שהן חיוורות בהרבה מאלו שנצפו במקומות אחרים; הוא טען שהנובות הן זהות, ולכן הסיק שהנבולות הן רחוקות מאוד. הוא הסתמך גם על התצפיות של האסטרונום וסטו סליפר, שהיה הראשון למדוד את המהירות של עצמים אסטרונומיים על ידי מדידת ההשפעה של אפקט דופלר על הספקטרום שלהם. בנוסף, ההערכה השמרנית לגודל הגלקסיה שלנו התאימה לדעתו לגודל של הנבולות אם הן אכן במרחק גדול מאיתנו.

 

טלסקופ 100 האינץ' בהר ווילסון.

הארלו שייפלי היה אסטרונום צעיר ועולה באמצע שנות השלושים שלו מהמצפה בהר ווילסון, שהכיל את טלסקופ 60 האינצ' ואת טלסקופ 100 האינצ' (שהיה הגדול בעולם באותה תקופה). הוא התמחה בצבירי כוכבים (אסופות של הרבה מאוד כוכבים באזור קטן יחסית). שייפלי הבחין בכך שיש יותר צבירים בצד אחד של השמיים מאשר בצד השני, מה שגרם לו לחשוב שאנחנו למעשה לא במרכז הגלקסיה ושריכוז הצבירים הוא הכיוון למרכז. ההישג החשוב ביותר שלו בתחום היה מדידת המרחקים של צבירים מאיתנו. שייפלי פיתח שתי שיטות חדשות לצורך מדידת המרחק לצבירים. הראשונה עוסקת בסוג מסויים של כוכבים כחולים ובהירים שנפוצים בצבירים. כל הכוכבים מהסוג הזה שניתן היה לאמוד את המרחק אליהם היטב הציגו בהירות בטווח מסויים; על פי ההנחה של שייפלי, אותם כוכבים יהיו באותו טווח של בהירות גם במקומות אחרים, וכך על פי עמעום האור ניתן לאמוד את המרחקים בצורה גסה. השיטה השנייה השתמשה בתגלית של הנרייטה לוויט לגבי הכוכבים הקפאידים. קפאידים הם כוכבים שבהירותם משתנה בתדירות קבועה, ולוויט גילתה קשר בין התדירות לבהירות, דבר שמאפשר לדעת את הבהירות האמיתית של ספאיד רק על ידי מדידת התדירות, ובהתאמה - לדעת את המרחק מאוד במדויק. השיטות הללו איפשרו לשייפלי לחשב את המרחק של כמה מהצבירים הרחוקים, מה שהוביל אותו למסקנה ששביל החלב גדולה בהרבה מכל מה שחשבו עד אותו שלב, כ300,000 שנות אור, ושהשמש נמצאת כשני שליש מהדרך מהמרכז, שני רעיונות מהפכניים באותה תקופה. עם זאת, הוא החזיק בדיעה שמערכת כוכבים גדולה כל כך היא היקום כולו, ושאין אפשרות לקיום של "איי יקומים" נוספים.

כעת שיש לנו גם את הרקע על המשתתפים בויכוח ועל דעותיהם, אפשר לדבר על הויכוח עצמו. אנחנו לא יודעים בדיוק מה קרה בויכוח עצמו, מן הסתם לא היו שם מצלמות וידאו שיתעדו את זה, אבל הרשימות שמהן הרצה שייפלי התגלו, וזה מה שאפשר ללמוד מהן:

לשייפלי היה הרבה פחות נסיון כמרצה, ובנוסף הוא גם חתר לקבל משרה בכירה באוניברסיטת הארוורד, דבר שהיה הרבה מעל לוותק שלו, ולכן הוא חשש להראות רע בויכוח. היות והוא נבחר מראש להיות הדובר הראשון, הוא החליט שלא להלחם בקרטיס באותו מגרש בדיוק. במקום להכין הרצאה מדעית כבדה ומלאה בפרטים טכניים, כפי שידע שקרטיס יעשה, שייפלי החליט לפנות למרבית היושבים בקהל שהיו פיזיקאים אך לא אסטרונומים. הוא החל את ההרצאה שלו בהקדמה ארוכה ובסיסית, כולל הגדרת יחידת המרחק "שנת אור" (מושג שלא היה מאוד מוכר אז), ורק אז הגיע לנושא עצמו, כשהחל לדבר על צבירי כוכבים ומדידת המרחקים אליהם. הוא הסביר את השיטות שפיתח, והראה איך המרחקים שמדד עבור צבירים מוכרים היו גדולים פי עשרה ויותר מהמרחקים הידועים. היות וקרטיס ושייפלי החליפו ביניהם את הדברים עליהם ידברו מראש על מנת לנצל את הזמן בצורה המיטבית, שייפלי לא התבייש לענות מראש לטענות שקרטיס התכוון להביא, כמו למשל כשאמר שקרטיס אולי יפקפק במרחקים של הקפאידים, אבל אפילו רק מהשיטה של הכוכבים הכחולים המסקנות מתבקשות. הוא השתמש במרחקים האלו כדי להראות את המרחק שלנו ממרכז הגלקסיה וכדי להסיק את גודל הגלקסיה שהאמין בו. לסיום, טען שאם זה אכן גודל הגלקסיה, אפילו קרטיס יסכים איתו שהנבולות הספירליות חייבות להיות בתוך הגלקסיה.

לצערנו, הרשומות של קרטיס מעולם לא נמצאו, ולכן נותרנו רק עם השקופיות שלו ורשמים של אנשים שנכחו במקום, אבל ככל הנראה הוא העביר הרצאה טכנית ומסודרת מאוד שהעבירה את הנקודות המרכזיות שלו לגבי גודל הגלקסיה ומרכז השמש, אבל בעיקר לגבי המרחקים של הנבולות הספירליות וקיומן בנפרד משביל החלב. לאחר שתי ההרצאות הללו התקיים ככל הנראה עוד דיון קצר עם כמה מהאנשים בקהל. על פי מרבית המעורבים, בסוף הערב התחושה הייתה שאם היו מעניקים נקודות, כנראה שקרטיס היה מנצח.

 

כמובן, הסיפור לא נגמר בזה. קרטיס ושייפלי סיכמו את הנקודות שלהם בשני מאמרים (מורחבים בהרבה ממה שנאמר בויכוח עצמו, ככל הנראה) שהתפרסמו לאחר כשנה, וששפכו עוד דלק למדורה. הויכוחים המשיכו במהלך שנות העשרים, והביאו אנשים רבים לחקור את הנבולות הספירליות. אחד האנשים העיקריים שלקחו את הנושא לתשומת ליבם היה אדווין האבל.

אדווין האבל

האבל הוא אחד האסטרונומים המפורסמים ביותר בהסטוריה, ולא סתם נקרא טלסקופ החלל על שמו. בתקופה המדוברת כבר עבד בהר ווילסון עם טלסקופ 100 האינצ', והוא השתתמש בו כדי לצפות בחלק מהנבולות הספירליות. ב1924 הוא גילה לראשונה כוכבים קפאידים באנדרומדה, מה שאפשר לו לחשב את המרחק אליה בצורה מדוייקת ולהראות שהיא רחוקה בהרבה ממה שחשבו בעבר, אף הרבה יותר מהגודל העצום ששייפלי ייחס לגלקסיה שלנו. תצפית זו ואלו שבאו בעקבותיה הראו בצורה ברורה שהנבולות הספירליות הן אכן גלקסיות אחרות, ושהיקום גדול בהרבה ממה שחשבו בעבר. האבל כתב מכתב עם התוצאות שלו לשייפלי, וכששייפלי קרא אותו הוא מצוטט כאומר למישהו שהיה איתו במשרד "הנה המכתב שהרס את היקום שלי".

אנקדוטה משעשעת היא שהאבל לא היה הראשון לראות עדויות שסתרו את התפיסה של שייפלי. בהר ווילסון עבד גם אסטרונום בשם מילטון הומאסון, שהיה חסר השכלה רשמית. הוא החל את דרכו כמוביל פרדות להר בזמן הקמת המצפה, ולאחר מכן נשאר במצפה כשרת. הוא התעניין מאוד בנושא, והתנדב להשאר בלילות ולתפעל את הטלסקופים עבור חלק מהאסטרונומים, והם הכשירו אותו לעשות זאת. בחורף בין 1920 ל1921 הוא צילם את אנדרומדה עם טלסקופ 100 האינצ', וטען בפני שייפלי שניתן בתמונה להבחין בכוכבים בודדים. שייפלי לא התכוון לתת לטענות של שרת להרוס לו את המודל, והוא התייחס אליהן בביטול.

עם טלסקופ 100 האינץ' הצטברו במהלך החצי השני של שנות העשרים עדויות רבות שתמכו בגרסתו של קרטיס לקיום איי היקומים, ודי מהר מרבית האסטרונומים כבר החזיקו בדיעה שאכן ישנן גלקסיות נוספות. אולם בנוסף לתגליות הללו, התברר גם שהגלקסיה שלנו גדולה בהרבה ממה שחשבו (אם כי לא כמו ששייפלי חשב – רק כ100 אלף שנות אור), ושהשמש אכן נמצאת כשני שליש מהמרחק לקצה. הטעות של שייפלי נבעה מאותם גורמים שהביאו לכך שאסטרונומים לפניו חשבו שהשמש נמצאת במרכז הגלקסיה – אבק וגז. באותה תקופה לא היו ידועות הכמויות הגדולות של גז ואבק בגלקסיה, ולא היה ברור כמה אור אובד כשהוא עובר דרכם, וזה שינה מאוד את המסקנות.

 לסיכום, נראה שהתפיסה המודרנית של היקום מורכבת משילוב בין התפיסות של שייפלי וקרטיס, ושלמעשה שניהם צדקו. הדיון הזה ללא ספק היה אחד מהגורמים המרכזיים בבחירה של האבל להפנות את הטלסקופ שלו אל הנבולות הספירליות, ואין ספק שהתפיסה המודרנית של היקום היא תולדה ישירה של הויכוח האקדמי (כולו, לא רק הויכוח שהתקיים בוושינגטון).

קישורים נוספים ששימשו בבניית ההרצאה:

הויכוח הגדול באתר של נאס"א

מאמרו של מייקל הוסקין על הויכוח הגדול

מערך שיעור על הויכוח הגדול

פרידה מפרופסור יעקב בקנשטיין

היום שמעתי על פטירתו של פרופ' יעקב בקנשטיין.
אני יודע שלרבים מכם זה לא אומר כלום. לצערי מרבית המדענים הדגולים לא ממש מקבלים היום מקום של כבוד בתקשורת ובחברה, וכך יוצא שמרבית הציבור בישראל מעולם לא שמע על אחד הפיזיקאים החשובים שפעלו בה. אני מקווה שלאחר רשומה זו יהיו עוד כמה אנשים שיכירו אותו ואת פועלו, לפחות ברמה השטחית, אך לא לשם כך אני כותב אותה. אני כותב אותה כדי להפרד מאדם דגול שהערכתי עד מאוד, ושהלך מאיתנו בטרם עת.

פרופ' יעקב בקנשטיין ז"ל. (מקור - ויקיפדיה)

פרופ' בקנשטיין התפרסם בעולם בזכות כמה דברים. בקרב הקהילה המדעית הוא היה מוכר כמי שכבר בתחילת שנות השבעים, בהיותו עדיין דוקטורנט תחת ג'ון ווילר (אחד הפיזיקאים הנחשבים בתחום היחסות הכללית), הציע שלחורים שחורים יש אנטרופיה מוגדרת היטב, וניסח מחדש את חוקי התרמודינמיקה כך שיהיו תקפים גם לגבי חורים שחורים. הוא גם עבד על כמה מהתאוריות החשובות ביחסות כללית בהקשר של חורים שחורים, כמו משפט האין-שיער. בעשור האחרון הוא מוכר בקהילה הקוסמולוגית כמי שניסח גרסה יחסותית מלאה לתורת הדינמיקה הניוטונית המתוקנת (MOND) של מרדכי מילגרום. בישראל הוא מוכר כמי שזכה בפרס רוטשילד, בפרס ישראל, ובפרס וולף, שלושה פרסים יוקרתיים מאוד.
בקנשטיין עשה המון עבור הפיזיקה, ובעולם האקדמי נחשב מאוד והיה בעל שם עולמי. הוא בהחלט יכול היה לזכות במעמד של כוכב, אבל זה ממש לא התאים לאופי שלו. הוא היה אחד מהאנשים הענווים והצנועים שהכרתי, ומה שדחף אותו היה בעיקר הרצון לחקור ולגלות יותר על העולם, ולהנחיל את הידע הזה הלאה. ב2005 זכיתי להיות סטודנט בקורס של תורת הרצף שהעביר. היה ברור שבעוד שהוראה אינה דבר שהוא בהכרח נהנה ממנו במיוחד, היא דבר שהוא רואה בו חשיבות עליונה. הוא דאג לכתוב מראש את כל ההרצאות שלו בקורס ולהעמיד את הסיכומים לרשות הסטודנטים, והשקיע הרבה מחשבה בתרגילים ובמבחנים שכתב. באותה שנה הוא זכה בפרס ישראל באמצע הסמסטר. ביום שלאחר הזכייה הוא נכנס לכיתה כרגיל, וכל הכיתה נעמדה והחלה למחוא כפיים לכבודו. הוא, בצניעותו האופיינית, רק עמד שם נבוך, ברגע שדעכו מחיאות הכפיים הסתובב והחל ללמד.
לקראת סיום התואר גיליתי את אהבתי הרבה לקוסמולוגיה, ובמסגרת סמינר בתחום נחשפתי ל-MOND, ולעבודה של בקנשטיין על הנושא, דבר שריתק אותי מאוד. בחרתי לדבר בסמינר על הנושא, ופניתי אליו בחיל ורעדה כדי לשאול האם יש אולי מאמרים בנושא שאוכל להבין עם הרקע הפיזיקלי ה(יחסית)מועט שלי, והוא ענה בנחמדות אין קץ ואף שלח לי מאמרים ישירות מהכונן הקשיח שלו. רציתי מאוד לעשות תחתיו את התואר השני שלי, אך בקנשטיין החזיק לרוב סטודנט אחד, ובד"כ רק סטודנטים מצטיינים לדוקטורט, כך שזה לא יצא לפועל. בדיעבד, אני כלל לא בטוח שהייתי יכול להיות טוב מספיק בתחום כדי להיות סטודנט שלו. במהלך התואר השני למדתי אצלו גם את הקורס ביחסות כללית, שהוא קורס קשה מאוד, אך בזכות הסיכומים המסודרים שלו הצלחתי להבין אותו לא רע.
בהמשך שנותיי האקדמיות ישבתי במשרד באותה קומה איתו, ותמיד שימח אותי לראות את דמותו הקטנה והרזה במסדרון, ממהר אל שיעור או פגישה. הוא היה אדם ומדען שהערכתי כמו מעטים אחרים, ושמאוד הייתי רוצה להיות כמותו. הוא היה אדם דתי, אך מעולם לא נפנף בזה מול אף אחד אחר, ומעולם לא ראה בזה סתירה להיותו מדען. הוא מצוטט כאומר ש"מדענים דתיים מחשבים בדיוק כמו כל האחרים, ומרצים כמו כל האחרים. זה לא כל כך משנה".

 פרופ' בקנשטיין נפטר בפינלנד בצורה מפתיעה, והשאיר חור בעולם הפיזיקה. לצערי, מעטים האנשים שמסוגלים לחשיבה מדעית ברמה שלו, ומעטים עוד יותר אלו שמסוגלים להישאר צנועים כל כך תוך כדי.

היה שלום.


* ותודה רבה לאורן קפלן על התיקונים.

לפעמים צריך לצנן את ההתלהבות...

היום אני הולך להיות הקול המבאס. לפעמים צריך להיות גם כזה.
ביומיים האחרונים יש התלהבות בכל מקום (ואני מתכוון ממש בכל מקום - כל אתרי החדשות, כל אתרי חדשות המדע, אנשים בפייסבוק...) מההודעה של נאס"א על מציאת "בן דוד גדול וזקן של כדור הארץ", במילותיו של ג'ון גנקינס, אחד מהמדענים שקשורים לניתוח המידע מטלסקופ החלל קפלר. אנשים ואתרי חדשות התפעמו מהמשמעויות, תהו (או הניחו) לגבי היכולת של כוכב הלכת לכלכל חיים, וחלקם (כצפוי) אף הפליגו על כנפי ההתלהבות והגיעו למסקנה שמצאנו חיים. וההתלהבות הזו היא מוגזמת ולא פרופורצינלית לתגלית עצמה.

כוכב הלכת K452b, כפי שמדומיין על ידי אמן (קרדיט לתמונה - נאס"א)

אני לא מאשים את האנשים שהתלהבו כך. נאס"א הודיעה מראש על "תגלית דרמטית" ושמרה על עמימות עד רגע החשיפה בשביל להגדיל את הבאז וההתלהבות הציבורית. היא גם ניסחה את ההודעה שלה לעיתונות בצורה שתתפוס את מירב תשומת הלב; היא אפילו שמה את הכינוי שטבע ג'נקינס בכותרת. מרבית האנשים לא ידעו האם תגלית היא חשובה או לא, אין להם את הרקע לכך, וקשה להשאר אדיש למשפטים כמו "התגלה כוכב הלכת הקטן ביותר שמקיף כוכב דומה לשמש שלנו באיזור הישיב" או "זה מעורר השתאות לחשוב שכוכב הלכת הזה בילה 6 מליארד שנים באיזור הישיב של הכוכב שלו; יותר מכדה"א. זו הזדמנות משמעותית לחיים להווצר, אם כל המרכיבים והתנאים ההכרחיים קיימים על כוכב הלכת הזה.".

אז מדוע אני כזה משבית שמחות וטוען שהתגלית אינה מלהיבה כמו שהיא מוצגת על ידי נאס"א או נתפסת על ידי הקהל הרחב? ובכן בואו נתחיל ממה כוכב הלכת הזה הוא *לא*:

• הוא לא כוכב הלכת הראשון שהתגלה סביב כוכב כמו השמש שלנו.
• הוא לא כוכב הלכת הראשון שהתגלה ב"איזור הישיב" של הכוכב שלו.
• הוא לא כוכב הלכת הראשון שהתגלה בגודל קרוב לזה של כדה"א.
• הוא אפילו לא כוכב הלכת הראשון שמשלב כל שני מאפיינים מהשלושה הקודמים.

לכל זה, נוסיף את מה שאנחנו לא יודעים לגבי כוכב הלכת הזה (בסדר יורד של ודאות וסיכוי לגלות את זה בהמשך):

• האם הוא בכלל סלעי (אם כי סביר להניח שכן)?
• האם הוא במסלול של הקפה סינכרונית סביב הכוכב שלו?
• האם יש לו ירח?
• האם יש לו אטמוספירה?
•  האם יש עליו מים?

ובוודאי ובוודאי שאנו לא יודעים אם יש חיים על כוכב הלכת, היו וחלק ניכר מהתשובות לשאלות הללו הן בדיוק התנאים והמרכיבים ההכרחיים שהוזכרו בציטוט למעלה. או לפחות, אלו המרכיבים והתנאים שאנו יודעים עליהם; אחת הבעיות בכל דיון על הווצרות חיים במקומות אחרים היא שאנחנו עדיין לא יודעים מה הם בדיוק חיים או כיצד הם נוצרים לראשונה. אבל זה כבר סוטה מעט מהנושא.

השוואה בין כוכב הלכת החדש לכדה"א. (קרדיט לתמונה - נאס"א)

 אז מה גילוי כוכב הלכת הזה כן מהווה? הוא מהווה עוד צעד בתהליך ארוך וקשה, שבו אנו (כאנושות) משפרים את היכולות התצפיתיות והמודלים שלנו, וכך מגלים עוד ועוד כוכבי לכת, במימדים הולכים וקטנים ובמרחקים הולכים וגדלים מהכוכב שלהם. זהו צעד שהיה צפוי, גם אם לא ניתן היה להגיד מתי כוכב הלכת הראשון שעונה על הקריטריונים הנ"ל יתגלה או סביב איזה כוכב. למעשה, אני מוכן לתת כאן מספר ניבויים נוספים לגבי תגליות שנגלה בעתיד הממש לא רחוק, ושגם הם יהוו צעדים בדרך, וכנראה שימשכו כותרות:

• כוכב לכת סלעי בגודל קרוב מאוד לכדה"א באיזור הישיב סביב כוכב דמוי שמש (אני מאמין שזה יכול להגיע תוך שנה עד שנתיים)
• כמו הראשון, שגם יש לו אטמוספירה
• כמו השני, שגם מסתובב סביב עצמו
• כמו השלישי, שגם יש עליו מים

שני הניבויים האחרונים כנראה לא יקרו לפני שיתחיל את פעולתו טלסקופ החלל ג'יימס ווב, היות ואנו זקוקים לכוח תצפיתי עצום על מנת לגלות את כל הפרטים הללו. התגלית האחרונה שניבאתי, לדעתי היא היא התגלית שסביבה יהיה ראוי לחגוג, שכן זה כבר כוכב עם סיכוי סביר לכלכל חיים כמו שלנו, כך שגם אם אין עליו חיים, אנו נוכל ליישב אותו.
יש לציין שאני מבין את הטקטיקה של נאס"א, גם אם אני לא מסכים איתה - הסוכנות ספגה קיצוצים משמעותיים מאוד בשנים האחרונות, בצורה שמאיימת על המשך פעילותה כגוף משמעותי בחקר החלל והיקום, והם מנסים בכל צורה להחזיר את עצמם למודעות וללב של האזרח האמריקאי מן השורה, בתקווה שלחץ ציבורי יחזיר חלק מן המימון ויאפשר להם לתכנן עוד פרוייקטים גדולים (כמו טלסקופ החלל הענק שדיברנו עליו בתכנית "החללית").

השוואה בין מערכת השמש שלנו לשתיים מהמערכות בהן התגלו עכשיו כוכבי לכת. (קרדיט לתמונה - נאס"א)

ואחרי שכתבתי את כל זה, אני חושב שבהודעה לעיתונות של נאס"א דווקא כן הייתה אמירה שבהחלט ניתן להתלהב ממנה, אם כי היא לא הייתה קשורה ישירות לכוכב הלכת שהתגלה. האמירה הזו באה לקראת סוף ההודעה, במשפט שנאמר על ידי ג'ף קולין (אני חושב שכך מתעתקים לעברית את השם Coughlin) ושלא ראיתי אליו התיחסות באף כתבה או סטטוס שקראתי בנושא:

“We've been able to fully automate our process of identifying planet candidates, which means we can finally assess every transit signal in the entire Kepler dataset quickly and uniformly,”

בתרגום חופשי - "הצלחנו להפוך את התהליך שלנו לזיהוי מועמדים לכוכבי לכת לאוטומטי לחלוטין, מה שאומר שסוף סוף אנו יכולים לבדוק כל סימן למעבר בכל מאגר המידע של קפלר מהר ובצורה אחידה".
הסיבה שהמשפט הזה, לדעתי, מרגש ושווה התייחסות יותר מהתגלית של כוכב הלכת הספציפי, היא שמדובר בצעד חשוב מאוד בדרך לכל התגליות האחרות שניבאתי (ועוד רבות אחרות שלא הזכרתי). טלסקופ החלל קפלר לא מגלה כוכבי לכת; הוא מגלה סימנים למעבר אפשרי של כוכבי לכת על פני כוכבים רחוקים, על ידי זה שהוא מגלה ירידה זמנית בכמות האור שאנו מקבלים מאותם כוכבים. אולם הירידה הזו אינה מצביעה באופן חד משמעי על קיום כוכב לכת, ויכולה לנבוע ממגוון סיבות. כל סימן שכזה צריך קודם כל לבדוק ולראות אם הוא בכלל מתאים למה שאנו מצפים ממעבר של כוכב לכת על פני הכוכב, ואז לבצע תצפיות נוספות עם טלסקופים גדולים וחזקים יותר על מנת לוודא שהסימן אכן מגיע ממעבר של כוכב לכת. משמעות ההודעה היא שלפחות את הצעד הראשון מבין השניים ניתן כעת לעשות בצורה ממוחשבת ואוטומטית, ואין צורך שעל כל סימן יעבור בן אדם, תהליך איטי בהרבה ושגוזל זמן יקר מהמדענים לעשות דברים אחרים וחשובים לא פחות. זה אומר שנוכל מראש לבחור את המועמדים הטובים ביותר לתצפיות ההמשך, ושביום בו נוכל לבצע את תצפיות ההמשך בצורה אוטומטית מאגר המועמדים כבר יהיה מוכן במלואו.

אני מקווה שלא הוצאתי לכם יותר מדי את האוויר מהמפרשים - יש הרבה ממה להתלהב בחלל!

יום האסטרונומיה הישראלי 2 - מצפה הכוכבים על שם קראאר

לוקח לי יותר זמן משחשבתי לפרסם את הרשימות הללו. מסתבר שעבודה במשרה מלאה זה דבר שגוזל זמן...

ההרצאה השנייה עליה אני רוצה לספר מיום האסטרונומיה הישראלי למעשה לא הייתה הרצאה מתוכננת שהופיעה ברשימות. בזמן הפסקת הצהריים אילן מנוליס, מנהל מצפה הכוכבים של מכון ויצמן, לקח אותנו למצפה והעניק לנו סיור פרטי עם הסברים, ועל כך אני מודה לו מאוד. מצפה הכוכבים ממוקם בראש מגדל קופלר, שהוא מגדל שבו היה ממוקם מאיץ החלקיקים של מכון ויצמן, שפעל עד 2013. זהו מבנה בעל חזות ייחודית מאוד, ואחד מסימני ההיכר של מכון ויצמן.

מגדל המאיץ (מגדל קופלר).
ניתן לראות את כיפת המצפה

מעל מגדל המדרגות (והמעליות).

המאיץ היה מאיץ אנכי, כלומר שהחלקיקים הואצו מראש המגדל אל המטרה שהייתה קבורה בקרקע. המאיץ לא היה מאיץ חזק במיוחד (אפילו כשרק הסתיימה בנייתו), ולכן לא שימש לחקור אנרגיות גבוהות מאוד כמו מאיצים אחרים, אלא שימש לכל מיני מטרות אחרות כמו ספקטוגרפיית מסות (מדידת מסות של חלקיקים על ידי בדיקת הספקטרום הנפלט כשמשהו מתנגש בהם). הוא היה הרבה יותר גדול מרוב המכשירים שמשמשים לדברים האלה, היות והוא התחיל את חייו כמאיץ, ועל כן היה הרבה יותר מדויק מרובם. בסופו של דבר, הוחלט שהתועלת בהפעלת המאיץ לא מצדיקה את העלות הגבוהה, והוחלט לסגור אותו, ולהפוך את המגדל למגדל למבקרים ולהקים בראשו טלסקופ (הטלסקופ הוקם עוד לפני שהמאיץ סיים את עבודתו).
זה יצר כמה אפקטים מאוד מעניינים. בתור התחלה, גבוה במעלה המגדל, מעל הפיר המרכזי של מאיץ החלקיקים, יש חדר עם חלונות שמקיפים אותו, והוא הפך להיות חדר ישיבות קטן, שהוא כנראה אחד מחדרי הישיבות עם הנוף מהיפים בארץ. בנוסף, במגדל יש מגבלה (מסיבות בטיחות) של מספר האנשים שיכולים

חדר הישיבות בראש המגדל

השלט בכניסה למעליות במגדל

להיות בו בכל רגע נתון (ראו תמונה). זה אומר שלא ניתן אפילו למלא את חדר הישיבות הקטן הזה מעבר למקומות הישיבה שבו, ושבכל פעם שמעלים קבוצה לאנשהו יש לוודא כמה אנשים כבר נמצאים במגדל. אני תוהה איך ישתמשו במגדל כמרכז למבקרים עם מגבלה כזו על מספר האנשים שיכולים להימצא בו...

אבל החלק המעניין היה כמובן מצפה הכוכבים. הטלסקופ שבו אינו טלסקופ גדול במיוחד ביחס למצפי כוכבים מקצועיים (16 אינץ';  כ41 ס"מ), אם כי בארץ אין הרבה טלסקופים גדולים יותר. הייחוד העיקרי של הטלסקופ הוא בכך שהוא נשלט מרחוק ואוטומטי לחלוטין - ברוב הגדול של הלילות, אין אף אחד שיושב ליד הטלסקופ. הטלסקופ תוכנן כך מראש, וזה כחלק משיתוף פעולה עם מכונים בקליפורניה - הפרש השעות יוצר מצב שבו כאשר כאן

הטלסקופ וזרוע המשקולות שלו

לילה, שם שעות לימודים, ולהפך. על כן תלמידי תיכון מקליפורניה יכולים להשתמש בטלסקופ בשעות בהן הם נמצאים בביה"ס כדי לבצע בתצפיות. בתמורה, ישנו טלסקופ דומה בקליפורניה שבו משתמשים תלמידי תיכון מישראל.  זה ממש מגניב בעיני, שהושקעו כל כך הרבה זמן, מחשבה, וכסף רק בשביל לאפשר לתלמידי תיכון להתנסות בעצמם במדע (אם כי הטלסקופ הספיק כבר לעשות כמה תגליות).
כמובן, העובדה שהטלסקופ אוטומטי לחלוטין מחייבת כל מיני פתרונות מעניינים:
* היות ואין אף אחד ליד הטלסקופ, *הכל* חייב להיות אוטומטי; זה כולל את הכיפה, את כוונון הטלסקופ, החלפת פילטרים או מצלמה; הכל.
* cנוסף, חייבים להיות אמצעי בטיחות אוטומטיים. למשל, המחשב של המצפה מקבל מידע על מזג האוויר הצפוי, ולפי זה מאפשר את שעות התצפית.
* אבל זה לא מספיק, היות ולעתים יש סערות לא צפויות. לכן מחוץ לכיפה יש תחנת מזג אוויר שמנטרת, בנוסף לכל המדדים האחרים, גם את מצב העננות (שזה עניין לא טריוויאלי בכלל!), ובמידה ונראה שעומד לרדת גשם המחשב סוגר את הכיפה כדי להגן על הטלסקופ.

בנוסף לכל מה ששמענו על המצפה ומאיץ החלקיקים, אילן אמר משהו מעניין שגרם לי לחשוב. מסתבר שהאסטרואיד שעורר בהלה לא מזמן (ושכתבתי עליו בפייסבוק) אמנם חלף במרחק די גדול מאיתנו, אך הוא התגלה רק בדצמבר האחרון, כלומר חודשים ספורים לפני שחלף לידנו! זה אומר שיש אסטרואידים בגודל של 500 מ' במסלול שעובר קרוב לכדה"א ושעוד לא גילינו! זה כמובן לא מצדיק זריעת בהלה ופאניקה כמו שהייתה בתקשורת (במיוחד ששם כלל לא התייחסו לפרט הזה, והשתמשו בפרטים לא נכונים), אך נראה לי שזה כן מצדיק מעט חשש בריא, ונסיון ללחוץ להקמת תכנית קצת יותר רצינית לאיתור ומיפוי של העצמים האלו.

יום האסטרונומיה הישראלי 1 - תאוריות להווצרות הירח

לפני פסח השתתפתי ביום האסטרונומיה הישראלי, שהתקיים במכון וייצמן. מדובר בכנס יומי שקורה זו הפעם השנייה, ושמתכנסים בו אנשים מתחומי האסטרופיזיקה והאסטרונומיה השונים בארץ. היו שם כמה הרצאות מעניינות מאוד, ואנסה לסכם את חלקן כאן. היות ומדובר בכמה הרצאות, אעשה את זה לאורך כמה רשומות.

רלוקה רופו / היפותזת פגיעות מרובות ליצירת הירח

רלוקה, שאני לא בטוח מאיפה מגיע שמה, דיברה על הבעיות התאורטיות ביצירת הירח שלנו, וסיכמה בקצרה את התיאוריות הנוכחיות בתחום, והציגה את התאוריה שהיא ושותפיה מנסים לקדם. לצערי זה תחום שההיכרות שלי איתו היא די מועטה, ולכן סיכמתי בצורה בסיסית ביותר. מאוד בקצרה, ישנה בעיה להסביר את היווצרות הירח שלנו. יש מספר דברים שאנחנו יודעים עליו, כמו ההרכב והגודל שלו, שחייבים להיות מוסברים על ידי תאוריה שמסבירה את היווצרותו, וזה לא דבר פשוט כל כך. יש מספר תאוריות שעלו בעבר, אך לכל אחת בעיות משלה:

• תפיסה של גוף חיצוני - כלומר שאסטרואיד ענק כלשהו הגיע ונלכד בכוח המשיכה של כדה"א, והפך להיות הירח שלנו. יש מספר בעיות עם הרעיון הזה, כמו למשל שגופים בגודל הירח לא נוטים לנוע יותר מדי ברחבי מערכת השמש, וגם אלו שכן לא מאוד סביר שיהיה להם מסלול שיאפשר להם להתפס על ידי כדה"א (הפרש המסות לא גדול, ולכן המסלול יצטרך להיות מאוד קרוב); בעיה נוספת היא שהרכב הירח די דומה להרבה השכבות החיצוניות של כדה"א, והרכב האסטרואידים שהצלחנו לנתח עד היום היה די שונה.
• הווצרות מקבילה - כלומר שהירח וכדה"א נוצרו בזמן דומה מאותה שכבת חומר בדסקה שהפכה להיות מערכת השמש. זה יסביר את ההרכב הדומה, אבל יש לתאוריה הזו בעיות אחרות.
• התפרקות מסיבוב מהיר - הרעיון מאחורי התיאוריה הזו הוא שכאשר כדה"א היה עדיין צעיר ועוד לא התקרר והתמצק, הוא הסתובב מהר מאוד, כל כך מהר שחלק ממנו ניתק והפל להיות הירח. גם התאוריה הזו מסבירה את ההרכב של הירח, אך יש לה בעיות אחרות, בעיקר בנסיון להסביר מה גרם לכדה"א להסתובב כל כך מהר.

תמונת אמן לפגיעת תאה בכדור הארץ.

התאוריה השלטת כרגע היא שבשלב יחסית מאוחר של ההתפתחות שלו, כדה"א ספג פגיעה מגוף בסדר גודל של מאדים (שמכונה תאה (Theia), על שם אמה של סלנה, אלת הירח במיתולוגיה היוונית), והחומר שעף מהפגיעה הזו הסתובב סביב כדה"א ולאט לאט קרס אל מה שאנחנו מכירים כירח. זו התיאוריה הטובה ביותר שיש לנו כיום והיא מסבירה דברים רבים שאנחנו יודעים על הירח, אבל גם היא לא חפה מבעיות, כמו למשל העובדה שגופים בגודל של מאדים הם נדירים מאוד, ולכן ההסתברות שהיה קיים אחד כזה (בנוסף למאדים), ושהוא פגע בכדה"א, היא לא גדולה. על שום כך, רלוקה ושותפיה הציעו את התאוריה שהחומר שממנו נוצר הירח לא הועף בפגיעה אחת של גוף מאוד גדול, אלא במספר פגיעות של גופים קטנים יותר. היא הציגה סימולציות שהם ביצעו ושמראות שהתאוריה הזו יכולה להסביר בצורה טובה דברים מסויימים בהקשר של הירח. היות וזה לא תחום שאני בקיא בו, אין לי מושג עד כמה התיאוריה סבירה, אבל נשמע שהיא לא רעה, ויהיה מעניין לעקוב ולראות כיצד מחקרים נוספים יאששו או יפריכו אותה.

נאס"א בהכרזה מרעישה

לפני כמה ימים התקיים פאנל של נאס"א בוושינגטון DC. בפאנל השתתפו חמישה מדענים בכירים בנאס"א, ביניהם ד"ר ג'ים גרין, מנהל תחום המדעים הפאנטריים בנאס"א; ד"ר פול הרץ, מנהל תחום האסטרופיזיקה; וד"ר אלן סטופן, המדענית הראשית של נאס"א. הפאנל התנהל במשך קרוב לשעה, שבה הם הציגו מכיוונים שונים את מה שאנחנו יודעים לגבי מים ביקום, ובעיקר על גופים שסובבים את השמש שלנו וכוכבים אחרים. בפאנל נאמרו כמה דברים מאוד מעניינים, ולמדתי ממנו כמה דברים חדשים:

פאנל המדענים של נאס"א

כבר זמן רב מדובר על כך שעל הירח אירופה של צדק יש כמות מים נוזליים אדירה, שכלואה תחת מעטה קרח עבה. הקרבה של הירח לצדק גורמת לכך שכוחות הגיאות מניעים את המים על פני אירופה ומונעים מהם לקפוא. בפאנל הסתבר לי שגם לירח גנימד, שהוא הירח הגדול ביותר של צדק, יש שכבת קרח על פני השטח הסלעיים שלו, ושבעת האחרונה התברר שככל הנראה יש גם שכבת מים נוזליים מתחת לפני הקרקע. אני לא בטוח שהבנתי נכון, אבל כנראה שמה שמשאיר אותם נוזליים זו האינטראקציה של השדה המגנטי של גנימד (שהוא הירח היחיד בעל שדה מגנטי במערכת השמש) עם השדה המגנטי של צדק. עובדה חדשה שלמדתי היא שלמאדים היה שדה מגנטי בעבר והוא איבד אותו, מה שגורם לכך שאף על פי שמאדים נמצא בתוך התחום הישיב כפי שמרבית המדענים מגדירים אותו (כלומר, נמצא במרחק מתאים מהשמש כך שהטמפרטורה עליו בעיקרון תוכל לאפשר מים נוזליים), הוא אינו מכיל מים נוזליים. שתי העובדות הללו מעידות על כך שאין הגדרה ברורה לתחום הישיב, היות ויש הרבה אלמנטים שונים שמשפיעים על המצאות מים נוזלים על גוף סלעי, ושהחיפוש אחר גופים כאלו נעשה מצד אחד מסובך יותר, אך מצד שני גם נוספו לנו תחומי חיפוש. כפי שאמר ד"ר ג'ים גרין - "אי אפשר לכתוב נוסחה בשביל התחום הישיב, אבל תכיר את זה כשתראה את זה".

ארבעת ירחיו של צדק

גם בהקשר של חיפוש גופים עם מים נוזליים מחוץ למערכת השמש היו מספר עובדות מעניינות:

• ב2017 תשוגר משימת TESS, שמטרתה לחפש פלנטות סביב הכוכבים הקרובים אלינו ביותר. הקרבה אמורה לאפשר לה לגלות הרבה יותר פלנטות כאלו, ולגלות על הפלנטות האו יותר פרטים בדיוק רב יותר.
• אנחנו מסוגלים כבר היום לזהות את ההרכב של האטמוספירה החיצונית של ענקי גז שקרובים לכוכבים שלהם (במידה והם מבצעים מעבר על פני הכוכב) על ידי ניתוח האור שעובר דרכה בדרך אלינו. טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שישוגר ב2018, אמור להיות מסוגל לזהות את ההרכב של פלנטות קטנות בהרבה וצפופות בהרבה, כמו פלנטות עם מעטפת מים בגודל של כמה פעמים כדה"א.
• לקראת טלסקופ החלל WFIRST, שהוא פרוייקט הדגל הבא של נאס"א לאחר ג'יימס ווב ושאמור להיות משוגר מתישהו באמצע-סוף שנות העשרים, חושבים על רעיונות כדי לאפשר לו לצפות ישירות בפלנטות, ולא רק בצורה עקיפה כמו עד היום.
• יתכן וטלסקופי רדיו יוכלו לשמש לחיפוש פלנטות סלעיות בעלות שדה מגנטי.

 היו עוד מספר אמירות מעניינות, שחלקן נאמרו בחצי משפט, ועל כן יתכן שהוצאו מהקשרן:

• נאס"א עובדת על יצירת "בועות" של שדה מגנטי בשביל להגן על חלליות.
• ב2018 מתוכננת להיות משוגרת משימת Solar Probe Plus, שתעבור ממש קרוב לשמש - במרחק של 8.5 רדיוסי שמש ממנה!
• אחד המדענים אמר כבדרך אגב שבתוך כמה שנים נבקר בכוכבים הקרובים אלינו. זה נראה מופרך מאוד, ועל כן יתכן שהוא התכוון למשהו מאוד שונה, כמו שנוכל לצפות בהם בצורה טובה בהרבה ולגלות את הפלנטות שסובבות אותם.

הדמייה של Solar Probe Plus

אבל הסיבה העיקרית שבגללה החלטתי לכתוב על הפאנל הזה היא לא הידיעות המדעיות שלמדתי בו, אלא הצורה בה דיברו המדענים על שאלת החיים מחוץ לכדה"א. כמעט כל אחד מהם הזכיר בשלב כזה או אחר את השאלה "האם אנחנו לבד?" שנשאלת כבר זמן רב, ובעוד שהם לא נתנו תשובה חד משמעית או טענו שיש בידינו הוכחות לכאן או לכאן, הם כן דיברו באופן עיקבי על חיפוש, ולאחר מכן גם על מציאת, חיים מחוץ לכדה"א בעתיד הקרוב. הם היו מאוד זהירים בהקשר של חיים תבוניים ואמרו שהם בפירוש מדברים על חיים מיקרוסקופיים, ומדען אחד אף רמז שכרגע אין כדאיות בחיפוש סימנים בתחום הרדיו מתרבויות חייזריות; אבל בו זמנית הם דיברו בצורה מאוד מפורשת על כך שהם מקווים למצוא חיים מיקרוסקופיים, ואף נאמר שחלק גדול מהדחיפה שניתנה לתכנית המאדים של נאס"א נועד כדי להביא אנשים לשם, כיוון שלהם יש יכולת טובה בהרבה למצוא חיים. נאמר גם שהמטרה היא להשוות את החיים שימצאו לאלו שאנו מכירים על כדה"א, ושהדיון הוא בחיים שדומים לאלו שאנו מכירים, מכיוון שהסביבות דומות. השיא, לדעתי, היה בסוף הארוע, כשכל מדען דיבר על מה הוא מקווה שיקרה בעתיד הקרוב, והמדענית הראשית אמרה במפורש שהיא חושבת שיהיו לנו אינדיקציות חזקות לחיים תוך עשור וראיות ברורות תוך עשרים שנה, שזו לטעמי הכרזה מדהימה מפי מדענית בכירה, ולא פחות מדהים זה שההכרזה הזו לא גרמה לאף אחד מהמדענים בפאנל או בקהל (שם ישבו, בין השאר, מנהל פרוייקט האבל ומנהלת תחום האסטרוביולוגיה בנאס"א) להרים גבה. ההכרזה הזו כן תפסה כותרות, והגיעה להרבה מאוד כלי תקשורת, והכותרות מאוד הפתיעו אותי כשהפנה אותי אליהן חבר.
הסיבה שכל הדברים האלה גורמים לי כל כך להתרגש, היא שמדובר כאן בהכרזה שאינה משתמעת לשתי פנים שבנאס"א (ועל פי הסיטואציה ותגובת המעורבים, זו התחושה בנאס"א כגוף, ולא רק תחושות פרטיות) מאמינים שישנם חיים מחוץ לכדה"א. זה דבר לא טריוויאלי בכלל, היות שאנחנו עדיין לא יודעים כיצד נוצרו החיים על פני כדה"א. זה נכון שאם נמצא סביבות דומות לשלנו יש סיכוי טוב לכך שבמידה ויש שם חיים הם יהיו דומים לאלו שאנו מכירים, אבל אין לנו את היכולת להגיד עד כמה סביר למצוא שם חיים. זה נתון שחסר בבסיס כל דיון על הווצרות חיים, ועל כן מאוד מפתיע אותי לשמוע את המדענים הבכירים בנאס"א מצהירים בצורה כל כך ברורה שהם מצפים למצוא חיים כאלו בעוד לא הרבה זמן. זה גורם לי לתהות מה הם יודעים שאנחנו לא, וללא ספק אהיה מאוד סקרן לשמוע את ההתפתחויות בתחום.

סופרנובה בשידור חוזר - צלבים מדעיים ויחסות כללית

בניגוד להרגלי, את הרשומה הזו אתחיל בתמונה:

התמונה של טלסקופ החלל האבל שהחלה את המהומה

במרכז התמונה ניתן לראות את הצביר MACS J1149.6+2223, שהוא צביר מסיבי במרחק של כחמישה מליארד שנות אור מאיתנו. בחלק המוגדל, ניתן לראות סביבו ארבע נקודות צהובות שמסומנות בחיצים. כל ארבע הנקודות הללו הן למעשה סופרנובה אחת, שהתפוצצה בגלקסיה רחוקה הרבה יותר (כ9 מליארד שנות אור מאיתנו) שמסתתרת מאחורי הצביר. התמונה הזו התגלתה על ידי מספר חוקרים שנברו בתמונות של האבל, ועוררה עניין רב בקרב הקהילה המדעית והעיתונות המדעית.

הסופרנובה לא התפוצצה בארבע נקודות שונות; אנו רואים ארבע תמונות של אותה סופר נובה, וזאת בזכות אפקט הנובע מתורת היחסות הכללית שנקרא עידוש כבידתי. האפקט הזה גורם לכך שקרני אור מתעקמות בנוכחות מסה, ועל כן ריכוז מסה (כמו צביר גלקסיות) יכול לשמש מעין עדשה שמרכזת קרניים שונות שיוצאות מנקודה אחת כך שהן נפגשות בנקודה אחרת. הסבר מעט ברור יותר ניתן למצוא בתמונה בתחתית הרשומה.
עידוש כבידתי גורם לכך שאנו רואים גופים שונים בשמיים מספר פעמים, לפעמים בתצורה של טבעת או קשתות, ולפעמים ברביעיות, כמו כאן. תצורה כזו של רביעיות מכונה "צלב איינשטיין", והיא מוכרת ממספר מקרים אחרים של עידוש כבידתי. הסיבה שהתמונה שלמעלה עוררה התרגשות למרות שהתצורה הזו מוכרת היא מה שאנו רואים בארבע הנקודות הצהובות. עד היום, דברים שראינו כך היו דברים שמאירים בצורה קבועה - גלקסיות וקווזרים. סופרנובה היא פיצוץ של כוכב, וההארה שלה דועכת תוך תקופה לא ארוכה (ימים עד שבועות), כך שהיא למעשה נעלמת עבורנו.

הופעת הסופרנובה, בשלושה פילטרים שונים של האבל. בתמונה העליונה - צילום ארכיון של הצביר המעדש. בתמונה האמצעית - הופעת הסופרנובה בנובמבר 2014. בתמונה התחתונה - ההפרש בין שתי התמונות.

למעשה, אנו רואים ארבעה שידורים של אותו פיצוץ, אך בזמנים שונים. זאת מכיוון שעבור כל תמונה שאנו רואים האור עבר דרך שונה, באורך שונה, כך שלקח לו זמן שונה להגיע אלינו. זה מאפשר למדענים לנתח את הצביר וקבועים קוסמולוגים שונים שבדרך באופן שלא ניתן לעשות בד"כ, היות וניתן למדוד את הפרשי הזמנים בין התמונות השונות, והפרש זה הוא פונקצייה של התפלגות המסה בצביר ושל המודל הקוסמולוגי. בשילוב עם מידע ממקורות אחרים זה יכול לעזור לנו לחדד את ההבנה שלנו לגבי היקום בכלל, ולגבי הצביר הספציפי הזה בפרט.

עידוש כבידתי - קרניים שונות שיוצאות מהמקור (באדום) מעוקמות על ידי האובייקט המסיבי שמשמש כעדשה (בלבן), ולכן מגיעות אלינו יחד, ונוצרת תמונה כפי שנראית מימין. התמונה שמתקבלת תלויה בהתפלגות המס של האובייקט המעדש ובמיקום של המקור ביחס אליו; התמונה יכולה להיות של קשתות, טבעות, או ממש מופעים שונים של המקור.