יום רביעי, 14 במאי 2014

לפעמים שלישיות מסתיימות בפיצוץ...

סיכום של הרצאה שהועברה אצלנו לפני פסח על ידי ד"ר דורון קושניר, שדיברה על רעיון חדש למקור להיווצרות סופרנובות מסוג 1A.
 
סופרנובות הן פיצוצים של כוכבים, אך רואים סוגים שונים שממויינים על פי היסודות שרואים בפיצוץ. סופרנובות מסוג 1A הן פיצוץ של ננס לבן שאינן מכילות מימן, אך מכילות סיליקון וקובלט. הן הסופרנובות הנצפות ביותר, ומסיבה לא ברורה אנחנו רואים חלק ניכר מהן בגלקסיות אליפטיות. בעיקרון, כלל לא היינו אמורים להיות מסוגלים לראות את הפיצוץ עצמו פרט למקרים בודדים בהם במקרה טלסקופ היה מכוון ישירות למקום בו הסופרנובה מתרחשת, מכיוון שהאנרגיה מתפזרת מהר מאוד, אך למזלנו האנרגיה שמשתחררת יוצרת איזוטופים של ניקל שלוקח להם זמן להתפרק, ואת ההתפרקות הזו אנו מסוגלים לראות. זה לא אומר שהן נעלמות לחלוטין - השאריות שלהן ממשיכות להתרחב ולאסוף אלין אבק במשך עשרות אלפי שנים, וזה דווקא בהחלט ניתן לצפייה, אבל החלק המוקדם ביותר, שקרוב מאוד לפיצוץ עצמו, היה חולף מטווח הראייה שלנו מהר מאוד אם לא אותם יוני ניקל.

ישנן מספר בעיות בהבנה שלנו של סופרנובות מסוג 1A:

  •  אין לנו הסבר טוב לשאלה מדוע שננס לבן יתפוצץ סתם כך. ננסים לבנים הם כוכבים במסות ביניים (בסביבות מסת השמש שלנו), שאינם מסיביים מספיק כדי ליצור חור שחור, ושסיימו את שלב הבערה הגרעינית שלהם וקרסו כך שמה שמחזיק אותם הוא לחץ ניוון האלקטרונים (אפקט קוונטי מעניין שארחיב עליו אם מישהו יהיה מעוניין). אלה כוכבים מאוד יציבים, ואין סיבה פרקטית שכוכב כזה יתפוצץ ללא השפעה מבחוץ. 
  • ההתפלגות של הניקל שרואים לאחר הסופרנובה אינה ברורה - אם מדובר בכוכב בודד צריך ננסים לבנים מאוד נדירים כדי להסביר את ההתפלגות, דבר שלא מסתדר עם קצב הסופרנובות שרואים. בנוסף, נראה שמסת הניקל בפיצוץ קשורה לסוג הגלקסיה, דבר שלא ברור מדוע הוא קורה.
  • על מנת להסביר את קצב הסופרנובות 1A שאנחנו רואים, כאחוז מכלל הננסים הלבנים צריך לסיים את חייו בסופרנובה, מספר שאין לנו הסבר אליו.

לבעיות הללו יש מספר פתרונות אפשריים, אך אף אחד מהפתרונות לא פותר את כל הבעיות. ספציפית לבעיה הראשונה, והחמורה ביותר, ישנם מספר פתרונות שהועלו:

  • במערכת בינארית, בה ננס לבן וכוכב נוסף חגים זה סביב זה, יתכן והננס הלבן יהיה קרוב מספיק על מנת להתחיל "לגנוב" מסה מהכוכב הנוסף ולספוח אותה על עצמו. במצב כזה החומר מתיישב על הקליפה של הננס הלבן, ואם מספיק חומר עובר, זה יכול לגרום לננס הלבן לקרוס ובעקבות זאת להתפוצץ. 
  • אם הכוכב השני במערכת גם הוא ננס לבן, לא תהיה ספיחה, אך בסופו של דבר הננסים הלבנים יפלו אחד אל השני וההתנגשות תגרום לסופרנובה; הפתרון הזה בעייתי, כיוון שהזמן שיקח לכוכבים ליפול אחד אל השני אמור להיות ארוך מאוד במרבית המצבים, ולכן לא ברור כיצד יתכן קצב של סופרנובות כפי שאנו רואים.
  • הבעיה של הזמן בפתרון הקודם יכולה להפתר אם אחד מהננסים הלבנים מסיבי יותר ואז זה הקל יותר יתפרק במהלך הנפילה, דבר שיכול לגרום לסופרנובה; אך זה מצריך שהננס המסיבי יותר יהיה במשקל של פחות 0.9 מסות שמש, ולא ראינו צמד ננסים לבנים שאחד מהם כל כך מסיבי, ולכן גם אם קיימים כאלה הם בוודאי מועטים.

היות ואנחנו לא יכולים רק לשבת ולחכות שתתפוצץ סופרנובה שכזו במרחק קטן מספיק כדי שנוכל לדעת היטב מה קורה שם (דבר שיכול לקחת עשרות ומאות אלפי שנים), קבוצות רבות של חוקרים מבצעות סימולציות מחשב של הנושא, בתקווה לשחזר את התצפיות ולהסביר את העניין. אך בסימולציות של יש בעיה גדולה לייצר פיצוץ, כי המקום שבו מתרחשת התחלת הפיצוץ הוא זעיר ביחס לגודל הכוכב. זה יוצר שתי בעיות - המיקום עצמו לא ידוע, ובנוסף גודל האיזור שבו מתרחשת התחלת הפיצוץ הוא הרבה מתחת לרזולוציה של הסימולציות. על כן פשוט שמים את ההתנעה, תחילת הפיצוץ, ביד, מה שמוסיף פרמטרים חופשיים לבעיה. הוספת פרמטרים חופשיים היא בעייתית כי היא מוסיפה אי ודאות.

קבוצת החוקרים שד"ר קושניר משתייך אליה מציעה פתרון אחר - מערכת כוכבית משולשת בה שניים מהכוכבים הם ננסים לבנים, ולא אכפת לנו מה השלישי כל זמן שהוא מסיבי מספיק. אנו יודעים שמערכות כאלו קיימות. על פי טענתם, במערכת כזו הכוכב השלישי יכול לשמש כמעין "משדך", לגרום לשני הננסים הלבנים ליפול אחד אל השני מהר יותר על ידי זה שהוא עצמו נפלט מהמערכת. על פי החישובים של הקבוצה, הפתרון הזה מסביר את קצב הסופרנובות מסוג 1A (כלומר שיש מספיק מערכות משולשות שכאלה). הם טוענים שזה מסביר גם את התפלגות הניקל, אם כי לצערי אני כבר לא זוכר כיצד הם טוענים שזה מסביר את זה. בנוסף, מכיוון שמדובר בהתנגשות, איזור התחלת הפיצוץ הוא גדול מאוד (בערך כ50 ק"מ), דבר שכבר כן ברזולוציה של הסימולציות המתקדמות ביותר, וזה מאפשר להם לקבל תחזיות למספר נקודות שבתקווה יהיה בקרוב לבחון מבלי להגרר לפרמטרים חופשיים נוספים.

העיסוק בסופרנובות הוא מורכב מאוד, אך גם מעניין מאוד, ואני מקווה שהתצפיות הרלוונטיות יגיעו בקרוב ויאפשרו להבדיל בין המודלים השונים!

אני מודה מאוד גם ליעל הילמן, שזה תחום העיסוק שלה והסכימה ברוב נחמדות לעבור על הטקסט כדי לוודא שאני לא אומר שטויות!

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה