יום רביעי, 19 באוגוסט 2015

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.

יום שישי, 24 ביולי 2015

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 שלישי, 12 במאי 2015

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 שלישי, 21 באפריל 2015

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.

יום שבת, 11 באפריל 2015

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.

יום חמישי, 26 במרץ 2015

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.

יום רביעי, 11 בפברואר 2015

המפץ הגדול הוא בלוף?

לא חשבתי שאכתוב רשומה חדשה בסמוך כל כך לקודמת, אך נראה שאין ברירה - ביממה האחרונה מתפשטת כתבת מדע פופולרי במרחב הוירטואלי שאני חלק ממנו, ונראה שהרבה אנשים סקרנים לגביה (היא זכתה כמעט לאותה כמות שיתופים כמו הידיעה על העזיבה של ג'ון סטיוארט). וזה לא מפתיע - הכותרת מכריזה על כך שיתכן ותאוריית המפץ הגדול אינה נכונה, ושהתאוריה החדשה שמציגים החוקרים מסבירה חומר אפל ואנרגיה אפלה; כותרת מרעישה ללא ספק. כמעט כרגיל עם כותרות שכאלה, הסיפור הוא שונה מאוד. בתור התחלה אתן הסבר קצרצר של מה נאמר בכתבה, ולאחר מכן אסביר היכן אני רואה בעיות בעסק. לבסוף, למי שמעוניין, אני מצרף הסבר מפורט יותר של הרקע.

אם כך, גרסת האמל"ק של הכתבה:
מדען מצרי ושותף קנדי ניסחו מחדש את משוואת פרידמן, משוואה בסיסית ביותר בקוסמולוגיה, על ידי שימוש במשהו שנקרא "מסלולים קוונטיים". בניסוח המחודש הזה המשוואה מראה שהיקום נשאר בגודל סופי, ושחומר ואנרגיה אפלים נובעים באופן טבעי מהמודל.
ראשית, לפני שאעבור לדבר על הבעיות בכתבה, עלי לציין שאני לא עוסק בקוונטים, בוודאי שלא במסלולים קוונטיים, ושלא קראתי את המאמר המדעי המקורי במלואו, כך שאני לא טוען דבר על הפיתוח המתמטי עצמו; בהחלט יתכן שהניתוח המתמטי תקף, ויתכן שהוא אף יביא לפיזיקה חדשה ומעניינת. הבעיות שאציג כאן קשורות למסקנות שמוסקות מהפיתוח הזה.
הקריקטורה הקלאסית שמתארת את המפץ הגדול והתרחבות היקום.
אז מה לא בסדר כאן, בעצם? ובכן, כמה דברים.
* בעוד שאיני עוסק בתחום, למיטב הבנתי מהכתבה ומשיחות עם מישהו שכן עוסק בתחום, "מסלולים קוונטיים" הם המצאה של הפיזיקאי דיוויד בוהם משנות השישים, ומאז לא ממש נכנסו לשימוש. העובדה ששני המדענים החיו פורמליזם משנות השישים שלא השתמשו בו עד היום היא כמובן לא עדות שהעניין שגוי, אבל היא מחשידה, מחשידה מאוד. לרוב כשיש המצאות בתחום מסויים שלא משתמשים בהן, זה נובע מסיבה מסויימת.
* מדובר כאן על שימוש באלמנט מתורת הקוונטים בתוך המסגרת של יחסות כללית, אך מבלי ליצור תורה מאוחדת שלמה. זה כמובן לא מפתיע, היות ותורה שמאחדת בין יחסות כללית לקוונטים היא דבר שמנסים להגיע אליו כבר עשרות שנים (תורה כזו מכונה רוב "כבידה קוונטית", והיא נחוצה מאוד היות שבסביבות מאוד מיוחדות בהן גם יחסות כללית וגם תורת הקוונטים אמורות לתפוס שתי התורות מנבאות התנהגויות מאוד שונות), אך זה גם הופך את הפיתוח לבעייתי מאוד, היות ואין דרך לדעת אילו אפקטים יהיו בתור תורה מאוחדת שכזו, ויתכן בהחלט שתחת התורה המאוחדת המלאה יהיו אפקטים אחרים שיהיו משמעותיים בהרבה ממה שנובע מהפיתוח הנאיבי הזה.
* חומר אפל הוא משהו שנחקר במשך זמן רב, ויש רעיונות די ברורים כיצד הוא צריך להתנהג כדי שיוכל להסביר מגוון שלם של תצפיות. הרעיון החדש לחומר האפל שמוצע במאמרים הוא שונה מאוד ממה שאני מכיר, ואני לא בטוח שזה מתאים למה שמצופה מחומר אפל.

דיאגרמת האבל - העדות התצפיתית הראשונה למפץ הגדול
אבל בסופו של דבר הביקורת המשמעותית ביותר שיש לי על הכתבה ועל המסקנות שמסיקים מחברי המאמר, היא שיש כאן פשוט התעלמות מתצפיות קיימות. המפץ הגדול היא תאורייה שיש לה הרבה מאוד ראיות תומכות, וכל תיאוריה חדשה חייבת להסביר את התצפיות הללו. זה כלל בסיסי במדע - בשביל שתאוריה חדשה תוכל להחליף תאורייה קיימת, היא חייבת להיות מסוגלת להסביר טוב באותה מידה את מה שהתאורייה הקיימת כבר מסבירה, אחרת היא למעשה מצעידה אותנו אחורה. יש הרבה תאוריות אלגנטיות שמסבירות היטב משהו מסויים, במקרים רבים אף טוב יותר מהתאוריה הנוכחית, אך אינן מסוגלות להסביר את שאר התופעות הידועות. דוגמה טובה לכך היא MOND, שהיא תורת כבידה מעט שונה מזו של איינשטיין שהמציא הפיזיקאי הישראלי מוטי מילגרום בשנות השמונים, ושנועדה למצוא פתרון למספר שאלות קוסמולוגיות ללא שימוש בחומר אפל. MOND מתאימה היטב לתצפיות אותן נועדה להסביר, ולמספר תצפיות נוספות, אך יש הרבה מאוד תצפיות אחרות שהיא אינה מסוגלת עדיין להסביר ושהתאוריות הנוכחיות (אלו שכוללות חומר אפל) דווקא מסבירות היטב. מסיבה זו מרבית הקוסמולוגים אינם משתמשים בMOND, על אף שהיא תורה אלגנטית.

אם כן, בעוד שיתכן שהמאמר המדובר יפרוץ דרך לרעיונות ותאוריות חדשות בפיזיקה, במצבה הנוכחי של התאוריה המוצעת עלי לפקפק ביכולתה להחליף את התאוריות המקובלות, ולא הייתי ממהר לקבור את המפץ הגדול (אם כי יתכן שהתיקונים הללו יוכלו להסביר את האנרגיה האפלה, ואלו יהיו חדשות טובות מאוד).


וכעת, לאלו מכם שמעוניינים, אנסה להסביר בצורה מפורטת יותר את הרקע לכתבה ואת מה שמופיע בה. עלי להתנצל מראש - מדובר בנושא שמשלב הרבה נושאים סבוכים בפיזיקה, שעם חלקם ההיכרות שלי היא מועטה מאוד, ועל כן ההסבר עלול להיות פחות מובן ממה שהייתי רוצה. אני מקווה שאלו מכם שיקראו אותו בכל זאת יקבלו מושג על מה מדובר, או לפחות ילמד כמה מושגים חדשים.
אז במה בעצם מדובר? ובכן, אחת המשוואות הבסיסיות ביותר בקוסמולוגיה היא משוואת פרידמן, שמתארת את התנהלות היקום בסקלות הגדולות ביותר. מבלי להיכנס לפרטים (שדורשים רקע רחב בפיזיקה, כולל הכרות עם יחסות כללית והידרודינמיקה), ניתן להגיד שהמשוואה מתחלקת לכמה חלקים, שמגיעים ממקורות שונים - חלק שקשור לצפיפות הקרינה ביקום, חלק שקשור לצפיפות החומר ביקום, וחלק נוסף, שמכונה "הקבוע הקוסמולוגי", ושהיום מקושר לצפיפות האנרגיה האפלה. החלקים הללו השתנו עם התפתחות היקום, ועל כן ההשפעה שלהם בתקופות שונות של היקום הייתה שונה (יתכן ושמעתם את הביטויים "יקום נשלט קרינה" או "יקום נשלט חומר" - מכאן הם מגיעים). משוואת פרידמן מגיעה מפתרון של המשוואות הבסיסיות של תורת היחסות הכללית (משוואות איינשטיין) תחת ההנחה שהיקום הומוגני ואיזוטרופי (דבר המכונה העיקרון הקוסמולוגי - בפשטות, זה אומר שאין מקום מיוחד ביקום, אלא שבכל מקום חוקי הפיזיקה זהים כך שאין אזור או כיוון מועדף ביקום). המשוואה הזו מתנהגת שונה עבור יקום מתרחב לנצח (מפץ גדול), עבור יקום סטטי, ועבור יקום שיקרוס בסופו של דבר (מעיכה גדולה). על ידי מדידת פרמטרים קוסמולוגיים שנכנסים למשוואה ניתן להסיק באיזה סוג של יקום אנחנו נמצאים.
דבר נוסף שמאוד בסיסי ביחסות כללית הוא הרעיון שמסה מעקמת את המרחב, ועל כן המסלול הקצר ביותר בין שתי נקודות הוא לאו דווקא קו ישר. מסלול שכזה מכונה גיאודזה; הדוגמה הקלאסית שתורמת להבנה של גיאודזות היא תנועה על פני שפת כדור (למשל, תנועה על פני כדור הארץ). כאשר רוצים לנוע מנקודה אחת לשניה על פני הכדור, ולא ניתן לעבור דרך הכדור עצמו, הדרך הקצרה ביותר בין שתי הנקודות אינה קו ישר, כפי שאנו רגילים, אלא קשת על פני הכדור. כמובן, זו דוגמה מופשטת. כאשר מדובר על מרחב תלת מימדי קשה יותר לדמיין את הדברים.
גאודזות על פני כדור הארץ. המסלול הקצר ביותר מפריז לוונקובר הוא קשת.

החוקרים שחתומים על המאמר למעשה החליפו את הגיאודזות של היחסות הכללית ב"מסלולים הקוונטיים" שהזכרתי למעלה. לא הכרתי את המושג הזה עד שנתקלתי בו בכתבה הזו, אולם מהמעט שהצלחתי ללמוד מאז, מדובר ברעיון שהעלה דייויד בוהם בניסיון לפתור את בעיית המדידה במכניקה קוונטית, ועל פי הרעיון הזה לכל חלקיק יש מסלול יחיד, אך המסלול הזה נקבע על ידי פונקציית הגל שלו (כפי שציינתי, זה ממש לא התחום שלי, ועל כן זה ההסבר הטוב ביותר שאני מסוגל לתת). ככל הנראה המסלולים הקוונטיים הללו מתנהגים שונה מאשר הגיאודזות, ועל כן פיתוח דומה של משוואת פרידמן נותן משוואה שונה במקצת, שבה הקבוע הקוסמולוגי וגם חלק מצפיפות הקרינה מגיעים מתוך התיקונים הללו. אם הבנתי נכון את טענות החוקרים, כאשר משתמשים בפרמטרים הקוסמולוגים שנמדדו במשוואה החדשה, מתקבל שאנו חיים ביקום סטטי, ועל כן אין צורך במפץ גדול. לבסוף, המודל מניח קיום של גרביטון - חלקיק בסיסי שמעביר את כוח הכבידה, ושקיומו משוער כבר זמן רב, אך אין לנו את הכלים למצוא אותו. לטענת החוקרים, חלקיק שכזה יכול בהחלט לתפקד כחומר אפל, אך גם שהחומר הזה יהיה במצב צבירה מיוחד שנקרא "התעבות בוזה-איינשטיין".
זהו, אני מקווה שמשהו מכל זה בכל זאת היה מובן.

יום שלישי, 10 בפברואר 2015

קצת על גילוי כוכבי לכת

אני עמוס מאוד לאחרונה, ולצערי הזנחתי את הבלוג. אני מנסה לחזור לשגרה, אבל זה עלול לקחת זמן. בינתיים, הנה סיכום של הרצאה שהעביר אצלנו בשבוע שעבר אבי שפורר, שעובד כרגע כחוקר בנאס"א. הוא דיבר על טכניקות לגילוי פלנטות, ומה ניתן לעשות איתן. כרגיל, ההרצאה הייתה מיועדת לאנשים עם רקע רחב באסטרופיזיקה, ולכן לא אוכל לסכם את כולה, אבל יש כמה נקודות מעניינות מאוד שעלו ממנה.
עקומת האור של מעבר כוכב לכת על פני כוכב

הטכניקה המרכזית כיום לגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש מתבססת על מעבר של כוכבי הלכת בינינו לבין הכוכב שלהם (טרנזיט). מסתבר שיש הרבה מאוד דברים שמשפיעים על האור שמגיע אלינו מכוכבים כאלו:
  • כמובן, המעבר הראשי - כאשר כוכב הלכת חולף על פני הכוכב, הוא מסתיר חלק ממנו, ועל כן כמות הקרינה שתגיע אלינו בזמן המעבר תהיה קטנה בהתאם.
  • בנוסף למעבר הראשי, ישנו גם מעבר משני - כוכבי הלכת הם לא חורים שחורים, והם מחזירים אור שפוגע בהם. על כן, כאשר הם חולפים מאחורי הכוכב, כמות האור שוב קטנה, אם כי הרבה פחות מאשר במעבר הראשוני.
  • אמנם כוכב הלכת קטן בהרבה מהכוכב, אבל הוא עדיין מפעיל על הכוכב כוח, שיוצר כוחות גאות, שבתורם יכולים לגרום לכוכב להתעוות מעט והפוך לפחות כדורי.
    לחלק מכוכבי הלכת יש אטמוספירה - שכבת גז שמקיפה את כוכב הלכת ונשארת שם בגלל הכבידה שלו. זו יכולה להיות אטמוספירה דלילה ודקה מאוד, כמו על מאדים, או שכבת גז עצומה, כמו בצדק, או אולי משהו באמצע, כמו על כדה"א. כאשר כוכב הלכת עובר בינינו לבין הכוכב שלו, חלק מהאור מהכוכב עובר דרך האטמוספירה של כוכב הלכת, ונותרים בו סממנים של הרכב האטמוספירה. כמובן, ככל שהאטמוספירה דלילה ודקה יותר, פחות מהאור יושפע ממנה ויהיה קשה יותר לגלות את הסימנים הללו.
  • כוכב הלכת מבצע תנועה סיבובית סביב הכוכב שלו, ועל כן בשלבים שונים של המסלול שלו הוא ינוע בכיוונים שונים ביחס אלינו. התנועה של כוכב הלכת יוצרת עיוות באור סביבו שתלוי בכיוון התנועה, ועל כן בחלקים שונים של המסלול יהיה אפקט מעט שונה על ההארה שנקבל מהכוכב.
  • לכוכבי לכת תמיד יש נקודה שהיא הקרובה ביותר לכוכב שלהם באותו רגע, והיינו מצפים שהנקודה הזו תהיה הנקודה החמה ביותר על פני כוכב הלכת; אך בכוכבי לכת בעלי אטמוספרה נוצרות, בשל הסיבוב שלהם סביב עצמם, רוחות שסוחפות את האוויר החם עם כיוון הסיבוב, ועל כן הנקודה החמה ביותר תהיה שונה (בכדה"א, למשל, זה מתרגם לכך שהשעה החמה ביותר היא לא ב12:00 כי אם ב13:00). גם האפקט הזה משפיע על האור שחולף דרך האטמוספרה של הכוכב.
עקומת האור של מעבר כוכב לכת על פני כוכב, כאשר יש לנו אפשרות למדוד אותה ברגישות גבוהה במיוחד. כפי שניתן לראות, כאשר כוכב הלכת חולף מאחורי הכוכב, ישנה ירידה קטנה בעוצמת ההארה המגיעה מהכוכב.


כמובן, כל האפקטים האלו הם אפקטים יחסית קטנים. פרט לאפקט הראשון והעיקרי, שאותו אנחנו מגלים בצורה די עקבית והמכשירים שלנו בוודאות מספיק רגישים כדי לגלות, כל השאר מצריכים מכשירים הרבה הרבה יותר מדויקים, ואנחנו מגלים אותם לכל היותר במספר מקרים בודדים (את האפקט האחרון אנחנו כלל לא מצפים לגלות). אך אם יהיו לנו מכשירים רגישים מספיק כדי לגלות אותם ומודלים טובים מספיק, נוכל לדעת הרבה יותר דברים על המערכות הללו וברמת דיוק גבוהה בהרבה, ועל כן חשוב מאוד ללמוד את האפקטים הללו. למעשה, לפי מה שטוענת הקבוצה של ד"ר שפורר, עם מודלים טובים מספיק אפשר להשתמש במידע המדויק מטלסקופ החלל קפלר גם על מנת לאתר כוכבי לכת שאינם חולפים בינינו לבין הכוכב שלהם, אם כי במקרים כאלה כמות המידע שנוכל לגלות על המערכת מועטה בהרבה.

בנוסף, למדתי שמתוכננות שתי משימות לגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש - הראשונה היא משימה בשם TESS שמתוכננת ל2017; היא מיועדת לעבוד בצורה דומה לקפלר, כלומר להסתכל על הרבה מאוד כוכבים בו זמנית ולאתר מעברים של כוכבי לכת על פניהם, אך יש גם שוני מקפלר - בעוד שקפלר הוא ברגישות גבוהה מאוד ומסתכל על חלק גדול בשמיים, TESS תהיה ברגישות נמוכה יותר אך תסתכל על כל השמיים. למעשה, היא אמורה לצפות בכל הכוכבים הבהירים בשמיים. המשימה השנייה שמתוכננת היא משימה בשם PLATO, שמתוכננת להיות טובה יותר מקפלר וTESS ביחד, ואמורה להיות משוגרת ב2024 (אם כי קשה מאוד לדעת מה יהיה מצב משימות החלל עד אז).
טלסקופ החלל TESS