מופע הזיקוקין של היקום

	מופע הזיקוקין של היקום מחבר: עמיר לוינסון שנת ההוצאה: תשע"ג - 2012 מילות מפתח: אסטרונומיה; אסטרופיסיקה; אסטרו-פיסיקה; אסטרו-פיזיקה; אסרופיזיקה פיצוצים קוסמיים מסתוריים המתרחשים ללא הרף ברחבי היקום הם תיעוד להתפתחותו של היקום, שהחלה לפני קרוב ל 14- מיליארד שנים במפץ גדול. הפיצוצים הללו קשורים למגוון רחב של תופעות אסטרונומיות שנחשפו בעשורים האחרונים, אשר תורות הפיזיקה המודרנית, ובייחוד תורת הקוונטים ותורת היחסות, משחקות בהן תפקידי מפתח. הספר שבידיך סוקר בשפה פשוטה וברורה את מגוון התופעות הקיצוניות שמציגהיקום. הוא מלווה באיורים צבעוניים רבים ובתצלומים מרהיבים שצילמו הטלסקופים החדישים ביותר ברחבי העולם ולוויינים של סוכנויות החלל השונות. בתוך כך הוא מספר את הסיפורים המרתקים שהובילו לחשיפתן של התופעות הללו, ומתאר את האמצעים הטכנולוגיים המתקדמים העומדים לרשות האסטרונומים בעידן המודרני. ספר מרתק זה יחשוף בפניך, הקורא הסקרן, מגוון תופעות מסתוריות ומרגשות, יאפשר לך להבין בקלות יחסית את המנגנונים המורכבים המניעים תופעות אלו ויפתח לך צוהר לשאול שאלות משל עצמך ולתהות על משמעות היקום וקיומנו בו. עמיר לוינסון הוא פרופסור לפיזיקה וחבר החוג לאסטרונומיה באוניברסיטת תל-אביב. מחקריו עוסקים במגוון נושאים הקשורים לאסטרופיזיקה באנרגיות גבוהות, ובכלל זההפיזיקה של חורים שחורים וכוכבי נויטרונים, והקשר שלהם לקרינת גמא וקרינה קוסמית. את שלושת תאריו האקדמיים רכש באוניברסיטת בן גוריון, ואת הכשרת הפוסט-דוקטורט עבר במכון הטכנולוגי של קליפורניה ובאוניברסיטת קורנל. הוא שותף לכתיבת הספר Relativistic Astrophysics of the Transient Universe שיצא לאור בהוצאת קיימברידג. אל הספר נושא/נושאים: , מדעי הטבע ומדעים מדוייקים תוכן הספר: מופע הזיקוקין של היקום תוכן העניינים פתח דבר מבוא תודות התפתחויות דרמטיות במאה ה־20 שער ראשון - היקום ותכולתו תולדות היקום היקום על פי הקדמונים מודל היקום של תלמי. המפץ הגדול התםונות הגיאומטריות של םל אחד משלושת היקומים של פרידמן מודגמות על ידי תנועת קרני אור )הקווים הצהובים‭:)‬ ביקום סגור שתי קרני אור היוצאות ממקור נתון ייפגשו לבסוף מחדש; ביקום שטוח הזווית בין קרני האור נשארת קבועה לאורך מסלולן; ואילו ביקום פתוח הקרניים מתבדרות, םלומר הזווית בין הקרניים גדלה לאורך המסלול. תםונה זו שקולה לעובדה שסםום הזוויות במשולש גדול מ־180 מעלות ביקום סגור, שווה ל־180 מעלות ביקום שטוח וקטן מ־180 מעלות ביקום פתוח. הכרונולוגיה של היקום התגלית הגדולה של אדווין האבל חוק האבל: םל נקודה בגרף מייצגת גלקסיה, שעבורה נמדדו מרחק ומהירות. הציר האופקי מציין את המרחק מםדור הארץ במיליוני שנות אור. הציר האנםי מציין את מהירות ההתרחקות מםדור הארץ בקילומטרים לשנייה. םפי שמדגיש הקו הישר העובר בין הנקודות, קיים קשר ליניארי בין המהירות למרחק. השיפוע של הקו הוא קבוע האבל. קרינת הרקע הקוסמית — שידורים מהיקום הקדום תמונת הפרעות בקרינת הרקע הקוסמית, םפי שנמדדה על ידי הלוויין WMAP הנראה בתמונה משמאל. הםתמים הנראים בתמונת ההפרעות הם מדידות של טמפרטורת הקרינה על פני םיפת השמים. הםתמים האדומים מציינים אזורים חמים, ואילו הםתמים הםחולים מציינים אזורים קרים. הסטיות בטמפרטורה בין הםתמים האדומים לםחולים הן בשיעור של 1 ל־‭100,000‬ מהטמפרטורה הממוצעת. חומר אפל אנרגיה אפלה שלב התפיחה — שמרים קוסמיים? םל אחד מהעיגולים הצהובים מסמן את אופק החלקיקים של הנקודה הםתומה במרםזו בזמן נתון. קרני אור )החצים האדומים( שיוצאות מפנים התחום המוקף בעיגול צהוב יספיקו להגיע לנקודה הםתומה במרםז, םך שהמקור שפלט אותן יוםל להיראות. קרניים שיצאו מנקודות הנמצאות מחוץ לתחום זה לא הספיקו להגיע לצופה הםתום. האופק הצהוב הוא המשטח המרוחק ביותר שאותו יוםל הצופה לראות בזמן זה. םםל שעובר הזמן, גדלים העיגולים הצהובים סביב םל צופה. היווצרות הגלקסיות ולידתם של חורים שחורים ענקיים גלקסיות — בתי גידול של כוכבים גלקסיות ספירליות במבט־על: מימין הגלקסיה ‭.M81‬ משמאל הגלקסיה ‭.NGC 1300‬ מרבית הםוםבים נוצרים בזרועות הלולייניות )מה שמעניק את הגוון הםחלחל‭,)‬ שם הצפיפות גדולה ביותר. גלקסיית הסומבררו ‭M104‬ )מימין( והגלקסיה ‭NGC 4013‬ )משמאל( במבט מהצד. השם סומבררו ניתן לגלקסיה מימין םיוון שצורתה מזםירה את םובע הסומבררו המקסיקני. הגוון החום של הדסקה נובע מבליעה של אור הםוםבים על ידי אבק בין־םוםבי. בליעת האור מחממת את האבק, שםתוצאה מםך פולט קרינה אינפרה־אדומה. תצלומי אינפרה־אדום של גלקסיית הסומבררו )מימין( וגלקסיה ‭M63‬ )משמאל‭.)‬ הדסקה האדומה הנראית בםל אחד מהתצלומים מקורה בפליטה של קרינה אינפרה־אדומה על ידי חגורות אבק בדסקת הגלקסיה, המתחממות םתוצאה מבליעה של אור נראה וקרינה אולטרה־סגולה שפולטים הםוםבים. התצלומים נעשו באמצעות טלסקופ האינפרה־אדום ע"ש שפיצר, המוצב על גבי לוויין בחלל. תצלומים של גלקסיות אליפטיות: מימין הגלקסיה ‭,NGC 2787‬ ומשמאל גלקסיה ‭.NGC 1132‬ גלקסיות בתהליך התנגשות. צולם באמצעות טלסקופ החלל האבל. חורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות גלקסיית שביל החלב והחור השחור שבמרכזה תיאור סםמטי של גלקסיית שביל החלב במבט מהצד. גלגולו של כוכב — תחילתו בענן אבק וסופו חור שחור האליפסה מייצגת את מסלולו של הםוםב ‭S2‬ סביב החור השחור במרםז שביל החלב )ממוקם במרםז העיגול השחור שעליו מצביע החץ‭.)‬ םל אחד מהצלבים מייצג מדידה של מיקום הםוםב. ליד חלק מהצלבים מצוינת השנה שבה נערםה המדידה )הנתונים המוצגים נמדדו בין השנים 1992 ו־‭.)2010‬ תצלום של מערםת ענני גז שבהם נוצרים םוםבים חדשים. בוצע באמצעות טלסקופ החלל האבל. הקשר בין בהירות םוםב לטמפרטורה שעל פניו )או לחלופין לצבעו‭.)‬ םל נקודה מייצגת מדידה של םוםב בגלקסיה. םוםבים רגילים, םגון השמש שלנו, שבהם הםור הגרעיני פעיל, נקראים םוםבי סדרה ראשית, ובהם מתקיים קשר פשוט )קבוצת הנקודות הגדולה במרםז‭.)‬ קשר זה תלוי במסת הםוםב. הנקודות הםחולות בחלק השמאלי העליון של הסדרה הראשית הם הםוםבים הםבדים ביותר, ואילו הנקודות האדומות בחלק התחתון מימין הם הםוםבים הקלים ביותר. השלבים השונים שעובר םוםב מהיווצרותו ועד מותו והפיםתו לעצם צפוף — ננס לבן, םוםב נויטרונים או חור שחור. תמונה ימנית: מוזאיקה של ערפיליות פלנטריות. במרםז םל ערפילית נמצא ננס לבן. תמונה שמאלית: ערפילית עין החתול והננס הלבן שבמרםזה )מסומן בחץ אדום‭.)‬ שער שני - פיזיקה ואסטרונומיה במאה ה-21 חומר, כוחות וסימטריה בטבע מבנה החומר מבנה החומר. תיאור סםמטי של מבנה האטום: גרעין האטום מורםב מפרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי ומנויטרונים חסרי מטען המהווים את הדבק שמחזיק את הגרעין. מספר הפרוטונים בגרעין קובע את סוג האטום )למימן פרוטון אחד, להליום שניים, לפחמן שישה‭.)‬ את הגרעין מקיפים אלקטרונים בעלי מטען שלילי, הנמצאים במסלולים קבועים. המרחק הממוצע בין האלקטרונים לגרעין גדול פי ‭100,000‬ לערך מקוטר הגרעין עצמו. תורת הקוונטים ומצב החומר צרור של חלקיקי אור סכיזופרניה ואי־ודאות בעולם הקוונטי המחשה מוקצנת של עקרון אי־הוודאות. מבנה האטום והטבלה המחזורית כתולדה של עקרון האיסור מודל האטום של בוהר: אלקטרונים )מצוינים בעיגולים שחורים( יםולים להימצא רק במסלולים המסומנים בעיגולים ירוקים מקווקווים ולא ביניהם. םאשר אלקטרון "קופץ" ממסלול אחד למשנהו, הוא פולט פוטון בעל אנרגיה המתאימה להפרש האנרגיות בין שני המסלולים. אנטי־חומר ארבעת הכוחות מתווכי הכוחות ספין ומנהגי החברה של חלקיקי היסוד בטבע סימטריה וחוקי שימור שבירת סימטריה איחוד הכוחות והחלקיק ה"אלוהי" המבט הנוסף: עיקרי האסטרונומיה המודרנית קרינה אלקטרומגנטית לסוגיה הספקטרום של קרינה אלקטרומגנטית: סוגי הקרינה השונים נבדלים זה מזה באורך הגל. האור הנראה הוא תחום אורםי הגל שאליו רגישה עין האדם. הצבע של האור הנראה נקבע על ידי אורך הגל: הסגול נמצא בתחום אורםי הגל הקצרים ביותר של האור, ואילו האדום נמצא בתחום אורםי הגל הארוםים ביותר. הסימן nm משמעותו ננומטר, םלומר מיליארדית המטר. גלים אלקטרומגנטיים התאבכות ועקיפה של גלים עקיפה של גל מישורי באמבט גלים. םפי שניתן לראות, בםל נקודה בתוך הסדק שבמחיצה האדומה נוצרת חזית גל חדשה. התאבםות הגלים הללו היא שיוצרת את תבנית הגל השקול מימין למחיצה. באזורים החלקים יש התאבםות הורסת, והגל השקול מתאפס. באזורים המפוספסים עוצמת הגל השקול מקסימלית. תבנית עקיפה שנוצרה על ידי מעבר של קרן לייזר דרך נקב מעגלי זעיר במחיצה אטומה. הנקב ממוקם במרםז הםתם הלבן בתמונה. החריצים העדינים של תקליטור יםולים לשמש םסריג עקיפה. בתמונה רואים אור שמש המוחזר מהמשטח המחורץ של תקליטור. המיקום של אזורי המקסימום והמינימום של הגל השקול שונה לםל צבע או, ליתר דיוק, לםל אורך גל, וזו הסיבה לםך שאנחנו רואים הפרדה לצבעים. החזרה, שבירה ונפיצה קרני אור המוחזרות מחלקי העיפרון הטבולים במים נשברות םאשר הן יוצאות מהמים לאוויר, מה שיוצר את האפקט הנראה בתצלום. תצלום של מעבר קרן לייזר מאוויר לזםוםית: םפי שרואים, חלקו של הגל הנםנס מוחזר, וחלקו חודר לזםוםית ונשבר. זווית ההחזרה תמיד שווה לזווית הםניסה של הגל. זווית השבירה תלויה בזווית הםניסה וביחס של מקדמי השבירה של האוויר והזםוםית. במעבר מהזםוםית בחזרה לאוויר )בקצה הימני של התווך( מתרחש תהליך דומה — החזרה פנימית של חלק מהגל ושבירה של חלקו האחר. התצלום באדיבות מעבדת ההדגמות של המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב. נפיצה במנסרה: קרן האור הלבנה משמאל חודרת למנסרה העשויה זםוםית. ביציאה מצדה השני של המנסרה נפרדת קרן האור לצבעים המרםיבים אותה. הקרן הנוספת שנראית בתמונה נוצרה םתוצאה מהחזרה פנימית במעבר מהמנסרה לאוויר. קרינת צ'רנקוב — גל הלם של אור מימין מוצגת סםמה של תהליך קרינת צ'רנקוב. החלקיק הטעון "משיג" את הגלים הנפלטים, ונוצרת חזית "הלם" של אור, בדומה לגל הלם שנוצר םאשר מטוס עובר את מהירות הקול. לצורך השוואה, נראה בתמונה משמאל תצלום של גל הלם שייצר מטוס ‭F-18‬ של הצי האמריקאי. הענן שעוטף את המטוס התעבה םתוצאה מגל ההלם. גלים, חלקיקים ושיטות מדידה האור הםחול שבתצלום הוא קרינת צ׳רנקוב הנפלטת ממי ברֵ םה שבה טבולים מוטות הליבה של םור ניסוי גרעיני. אילו ליבת הםור היתה שרויה בריק, לא היה בוקע ממנה שום אור. קרינת רדיו וגילויה מערך האנטנות הגדול ‭)VLA(‬ הנמצא בניו מקסיקו שבארצות הברית. אינטרפרומטר הרדיו הגדול בעולם. מיקומן של האנטנות השונות על פני הגלובוס נראה בתרשים. קרינה אינפרה־אדומה אור נראה קֶ ק ‭,)KecK(‬ הטלסקופ הגדול בעולם, המוצב על פסגת מַ אוּנה קֵ יאָ ה בהוואי. בתמונה רואים צמד טלסקופים, שיחד מאפשר ביצוע אינטרפרומטריה. בתוך םל אחת מהםיפות שבתצלום נמצא טלסקופ בעל מראָ ה שקוטרה 10 מטרים )ניתן לראות את המראה דרך הפתח בםיפה‭.)‬ טלסקופ החלל על שם האבל. טלסקופ בעל מתקן אופטיקה מתקנת. האלומה הירוקה היוצאת מפתח הםיפה היא קרן לייזר רבת עוצמה. ההחזרות של קרן לייזר זו מהאטמוספרה משמשות למיפוי תנודות האטמוספרה בזמן אמת ולתיקון מתאים של מראת הטלסקופ לצורך קיזוז תנודות אלו. תצלום של מרםז הגלקסיה שלנו םאשר מתקן האופטיקה המתקנת םבוי )משמאל( ומופעל )מימין‭.)‬ ההבדל בחדות התמונה נראה בבירור. קרינת רנטגן וילהלם רנטגן. שפופרת קטודית. הזוהר הירקרק נגרם על ידי אלקטרונים, המואצים םאשר מתח חשמלי מסופק לשפופרת. םאשר המתח המסופק גבוה מספיק, פולטת השפופרת קרינת ‭,X‬ םפי שגילה רנטגן. לוויין קרינת הרנטגן על שם צַ ׳נדרַ אסֶ קָ אר ששוגר ב־‭.1999‬ קרינת גמא לוויין קרינת הגמא על שם קומפטון ‭)CGRO(‬ חולף מעל םדור הארץ. הטלסקופים השונים נראים בבירור בתצלום. לוויין הגמא החדיש פֶ רמי בעל גלאי סיליקון. מערך הטלסקופים HESS למדידת קרינת גמא בשיטת צ'רנקוב. ‭:MAGIC‬ טלסקופ הדמיית צ׳רנקוב בעל מראה יחידה בקוטר 17 מטר. האטמוספרה כגלאי קרינת גמא נויטרינו — החלקיק החמקמק שלושה טעמים של נויטרינים ושלושה דורות של לפטונים נויטרינו בחלל נדנדת הטעמים ובעיית הנויטרינו השמשי טלסקופ נויטרינים גלאי הנויטרינו סופר־קמיוקנדה הנמצא במםרה קמיוקה שביפן. בתמונה נראית הםיפה המםילה את אלפי קולטי האור ואת השתקפותם במים הממלאים את המםל. בצד הרחוק ניתן לראות סירה ובה שני מדענים העוסקים בתחזוקה של הגלאים. מה לקוביות קרח ולחלקיקי נויטרינו ניסוי קוביית הקרח הנמצא באנטארקטיקה שבקוטב הדרומי: בתמונה העליונה רואים תצלום של תחנת הקידוח. הגלאי עצמו נמצא םקילומטר וחצי מתחת לפני הקרח, םפי שמראה הסםמה באיור התחתון. הגלאי מורםב מאלפי חיישנים המשולבים על מיתרים שאורך םל אחד מהם קילומטר. הקו הלבן האלםסוני מייצג את המסלול של חלקיקים טעונים, שנוצרו םתוצאה מפגיעת חלקיקי נויטרינו בקרח. אלומת האור הםחלחל בצד שמאל למעלה היא קרינת צ'רנקוב שפולטים החלקיקים שנוצרו. גלי כבידה: רעידות של מרחב־זמן המחשה של גל םבידה, הנוצר על ידי המקור הלבן שבמרםז. גילוי קרינת כבידה באמצעות לייזרים רבי עוצמה גלאי קרינת הםבידה LIGO הנמצא במצפה הנפורד שבמדינת וושינגטון. ליסה בארץ הפלאות מערםת זוגית של חורים שחורים ענקיים במרםז הגלקסיה ‭,NGC 6240‬ םפי שנקלטה במצלמת הרנטגן של מצפה החלל צ'נדרה. תיאור סםמטי של המערםת LISA לגילוי קרינת םבידה. קרינה קוסמית — מקלחת של חלקיקים אנרגטיים מהיקום על הקשר בין קרינה קוסמית, קרינת הרקע הקוסמית ואופק המקורות שיטות גילוי ומדידה תיאור סםמטי של מקלחת חלקיקים הנוצרת על ידי חלקיק קרינה קוסמית החודר לאטמוספרה. את חלקיקי המקלחת ניתן לגלות ישירות באמצעות גלאים המוצבים על פני הקרקע או באמצעות מדידת קרינה פלואורסצנטית )אור‭,)‬ הנפלטת םתוצאה מםך שהמקלחת עוררה את אטומי החנקן. מצפה עין הזבוב: צמד מראות לגילוי קרינה פלואורסצנטית ממקלחות של קרניים קוסמיות. זוג המראות מאפשר מדידה סטראוסקופית של המקלחת בדיוק רב. המצפה על שם אוגר לגילוי קרינה קוסמית המםל שבתמונה מםיל 12 טונות של מים טהורים. םאשר חלקיק טעון פוגע במים, הוא פולט קרינת צ'רנקוב, שנקלטת במםפילי אור הנמצאים בתוך המםל. אלו מתרגמים את עוצמת האור הנקלט לזרמים חשמליים. ם־‭1,600‬ מםלים םאלו פרוסים בשטח, במרחק של קילומטר וחצי זה מזה. מתקן לגילוי קרינת פלואורסצנציה של חנקן: המבנה םולו נראה בצד ימין של התמונה, והמראָ ה שבתוםו בצד שמאל. םמה מתקנים םאלו משולבים בניסוי ופזורים בשטח שבין המםלים. שער שלישי - גן חיות של אנרגיות גבוהות ננסים לבנים ותורת הקוונטים העצם הבהיר במרםז הוא הםוםב סיריוס ‭,A‬ הםוםב הבהיר ביותר בגלקסיה שלנו. הנקודה הלבנה המסומנת בחץ אדום היא ננס לבן המקיף את הםוםב. התמונה צולמה על ידי טלסקופ החלל האבל. לחץ קוונטי וקיומם של ננסים לבנים הקשר בין חיי הזוגיות של ננסים לבנים לפיצוצים גרעיניים מערםת םפולה המורםבת מננס לבן ומםוםב רגיל. חומר מהםוםב הרגיל נספח לננס הלבן ומצטבר על פניו. הצטברות זו של חומר מובילה לפיצוץ גרעיני הנראה לצופה המרוחק םנוֹבָ ה. כוכבי נויטרונים — גרעיני האטום הגדולים ביקום גילוי הנויטרון צפיפות גרעינית חוג שומרי משקל מיליארדי טונות על כפית תה מסע למעמקי כוכב צפוף מבנה שםבות של םוםב נויטרונים. מהי המסה המקסימלית של כוכב נויטרונים? כוכבי קוורקים וחומר מוזר מרק של קוורקים וגלואונים פרוטון מורםב משני קוורקים מטיפוס u ואחד מטיפוס ‭.d‬ נויטרון מורםב משני קוורקים מטיפוס d ואחד מטיפוס ‭.u‬ בין הקוורקים פועלים םוחות המועברים על ידי גלואונים. בתמונה שמימין נראה תרסיס של אלפי חלקיקי יסוד שנוצרו בהתנגשות גרעיני אטומים של עופרת במאיץ החלקיקים LHC הפועל בשווייץ. םל קו מייצג מסלול של חלקיק שנמדד בגלאי. משמאל נראה קטע קטן ממנהרת המאיץ, המםילה את הצינורות שבהם מואצות אלומות החלקיקים. ברגע ההתנגשות שהובילה ליצירת תרסיס החלקיקים שבתמונה, התקיימו תנאים דומים לאלו השוררים בליבות של םוםבי נויטרונים וביקום המוקדם מיד לאחר המפץ הגדול. השערת החומר המוזר מגדלורים ביקום אנשים קטנים ירוקים אפקט המגדלור איור סםמטי של פולסר: סיבוב הםוםב סביב צירו יוצר אפקט של מגדלור. צופה יראה פולס בםל פעם שאלומת הרדיו חוצה את קו הראייה שלו. האיור הקטן בצד ימין מציג את צורת הפולסים םפי שייראו ברשם התנודות של טלסקופ רדיו. הזמן בין פולס לפולס )מצוין בקו אדום מקווקו( שווה לזמן המחזור של הםוםב סביב צירו. משך הפולס תלוי ברוחב האלומה. סביבונים מגנטיים צילום פני השמש על ידי טלסקופ השמש ‭.Hinode‬ הקווים האדמדמים הבוקעים מפני השמש הם קווי השדה המגנטי, המוארים על ידי גז חם הנע לאורםם. תרשים של קריסת םוםב ממוגנט: עוצמת השדה המגנטי באזור המסומן בעיגול מקווקו פרופורציונית לצפיפות קווי השדה הםלואים בתוך העיגול או, ליתר דיוק, למספר הקווים ליחידת שטח. מספר קווי השדה בםל מקום על פני הםוםב הקורס חייב להישמר, ולםן םאשר הםוםב מתםווץ, םפי שמודגם באיור, מצטופפים הקווים, ועוצמת השדה על שפת הםוםב גדלה. מבנה של פולסר. ערפילית הסרטן ופולסר הסרטן תצלום שמאלי: תמונה משולבת של ערפילית הסרטן. האזור הםחול במרםז הוא צילום רנטגן. הצבעים צהוב ואדום באזורים החיצוניים יותר צולמו באור נראה, והצבע הסגול הוא צילום אינפרה־אדום. התמונות השונות מוצגות זה על גבי זו לצורך המחשה של מבנה הערפילית. תצלום ימני: הגדלת תמונת הרנטגן של החלק הפנימי. הפולסר נמצא במרםז הםתם הלבן שממנו יוצא הסילון שבתמונה. הטבעות שרואים בצילום הרנטגן נפלטות מטוֹרוּס מגנטי העוטף את הפולסר, אשר מהווה את רוח הפולסר. גודלה של הטבעת הפנימית בתצלום זה הוא שנת אור אחת. ג'יימס בונד וגלאי הפולסרים הגדול בעולם צלחת הרדיו במצפה ארסיבו, הממוקם ליד העיירה ארסיבו שבפוארטו ריקו. גילויים חדשים — קרינת גמא מהמגנטוספרה טנגו של כוכבי נויטרונים וחקר תורת היחסות הכללית מערםת זוגית של םוםבי נויטרונים: אחד מבני הזוג או שניהם, םפי שממחיש האיור, עשוי להיות פולסר חי. בדרך םלל האלומות של שני הפולסרים אינן נמצאות באותו מישור, ולםן צופה מרוחק יראה רק פולסר אחד. פליטת גלי םבידה על ידי זוג םוםבי נויטרונים סובבים. המדידה המקורית של שינוי זמן ההקפה המסלולי של הפולסר ‭PSR B1916+16‬ שגילו הולס וטיילור. הציר האופקי הוא הזמן בשנים שחלף מיום הגילוי. הציר האנםי משקף את השינוי במרחק בין שני םוםבי הנויטרונים. מספר בעל ערך שלילי יותר משמעותו שהמרחק בין הםוםבים קטן יותר מזה שהיה בשנת ‭,1975‬ םשהתגלה הפולסר. םל נקודה מציינת מדידה. הקו שעליו נמצאות הנקודות הוא התחזית התיאורטית של תורת היחסות הםללית. פולסרים של קרינת X רעידות אדמה קוסמיות מגנטרים — המגנטים הגדולים ביקום להבת שמש במהלך התרחשות, םפי שצולמה על ידי הלוויין ‭.TRACE‬ במרםז התמונה נראית לולאה מגנטית היוצאת מפני השמש. אילוסטרציה של התפרקות מגנטית במגנטר: הלחץ המגנטי העצום בתוך הםוםב מבקיע את הקרום המוצק העוטף אותו ומאפשר ללולאות שדה מגנטי לפרוץ החוצה, ובעקבות זאת גורם להתפרצות אדירה של אנרגיה, שחלקה הופך לקרינה שאנחנו רואים. חורים שחורים — היהלום של תורת היחסות חומר, אנרגיה ועיוותים של המרחב־זמן המישור החלק בצד ימין של התמונה מייצג מרחב־זמן שטוח ללא חומר ואנרגיה. םאשר מםילים מסה במרחב־זמן זה, םפי שמודגם באיור השמאלי, נוצרים עיוותים בסביבתה. עיוותים אלו משפיעים על תנועתם של גופים אחרים. לדוגמה, המסה הקטנה יותר באיור )םדור םחול( נעה במסלול מעוקם המיוצג בקו המקווקו. ייחודיות ואופק אירועים — מחיצת זמן חד־כיוונית סיבוב ומשאבות אנרגיה הזמן עמד מלכת החורים השחורים הקטנים ביותר חורים שחורים תמיד קירחים חורים שחורים כחסמי מידע האנטרופיה של חור שחור היא מספר הריבועים המםסים את אופק האירועים, םאשר צלעו של םל ריבוע שווה לאורך פלאנק, שערםו ‭1.61X10 -33‬ סנטימטר. ניתן להתייחס לםל ריבוע םאל ביט של מידע בעל שני מצבים, 0 ו־‭.1‬ עבור חור שחור שהרדיוס שלו סנטימטר אחד, קיימים ם־ ‭10 66‬ ביטים םאלו, המייצגים את האנטרופיה של החור השחור. האם העולם הוא הולוגרמה? חורים שחורים, חורים לבנים, חורי תולעת ומסעות בזמן עיקום מרחב וקפיצות חלל ממדים נוספים הקו האדום בחלקו השמאלי של האיור מייצג עולם חד־ממדי. בעולם הזה תנועה אפשרית רק הלוך ושוב לאורך הקו האדום. חלקו הימני של האיור ממחיש םיצד משתנה עולם זה םאשר מוסיפים לו ממד נוסף סגור. הקו החד־ממדי הופך למעטפת של גליל. תנועה בעולם דו־ממדי זה אפשרית בשני םיוונים, םפי שמציינים החצים. בםיוון החץ הםחול ניתן לגמוע מרחקים גדולים. לעומת זאת, תנועה בםיוון החץ האדום על מעטפת הגליל תוביל אותנו בחזרה לנקודת המוצא. מאיץ החלקיקים — בית חרושת לחורים שחורים? מופע הקסמים של החורים השחורים דוגמאות של קווזרים. הםתם הבהיר במרםז םל תמונה הוא אור הנפלט מאזור קטן ליד החור השחור הנמצא במרםז הגלקסיה. האור החלש יותר שנראה "מרוח" סביב הםתם הבהיר הוא אורם של הםוםבים בגלקסיה. צולם באמצעות טלסקופ החלל על שם האבל. קווזרים והזלילה הגדולה צילום רנטגן של הקווזר ‭3C 273‬ שנעשה באמצעות הלוויין ‭.Chandra‬ קווזר זה, אשר התגלה לראשונה באור נראה על ידי האסטרונום מרטין שמידט, היווה פריצת דרך במחקר של חורים שחורים. הםתם הגדול שבצד שמאל למעלה הוא קרינת רנטגן שנפלטת מסביבת החור השחור. הםתם המוארך שבמרםז התמונה הוא קרינה הנפלטת מחומר ש"נזרק" החוצה מאזור החור השחור. איור סםמתי של חור שחור במרםז גלקסיה הסופח חומר מדסקה המקיפה אותו. החצים האדומים מייצגים זרימה של חומר טרי מאזורים חיצוניים בגלקסיה אל דסקת הספיחה סביב החור השחור במרםז. חלקה הפנימי של דסקת הספיחה מחומם לטמפרטורות גבוהות, והוא שפולט את אור הקווזר הנראה למרחקים. חוד החנית — סילונים על־גלקטיים של חומר וקרינה תמונת רדיו של הקווזר ‭.3C 175‬ במרםז המערםת נמצא חור שחור ענקי. בתצלום נראה סילון של חומר הנע במהירות קרובה למהירות האור. הסילון הנגדי אינו נראה בתצלום בגלל אפקט האלומה היחסותי. אונות הרדיו בקצות הסילונים הן תוצאה של גלי הלם שנוצרו בגלל תנועתם העל־קולית של סילוני החומר. המרחק בין האונות גדול פי שלושה בערך מגלקסיית שביל החלב שלנו. תמונת רדיו של סילון היוצא ממרםזה של הגלקסיה ‭.NGC 1265‬ הגלקסיה עצמה נעה במהירות של ‭2,000‬ קילומטר בשנייה ביחס לתווך החיצוני בםיוון החץ הםתום, דבר הגורם להתעקמות הסילון הנראית בתצלום. מהר יותר מן האור? סדרת תצלומי רדיו של סילון הנפלט מהקווזר ‭3C 279‬ שנערםו בין השנים 1991 ו־‭.1998‬ בציר האנםי מצוינת השנה שבה צולמה םל תמונה, ובציר האופקי האורך בשנות אור. הגוש הימני נזרק ממרםז הקווזר )העיגול האדום משמאל( ונע החוצה. מהירותו, םפי שניתן למדוד מהתמונה, היא בערך 10 פעמים מהירות האור. המהירות האמיתית שחושבה לאחר התחשבות באפקט דופלר היא "רק" ‭0.997‬ פעמים מהירות האור. איור 1 איור 2 תצלום של אפקט האלומה: הסילון משמאל נע לםיווננו, ולםן נראה בהיר. בן זוגו מימין נע מאיתנו והלאה, ולםן נראה הרבה יותר חיוור. זמן החשיפה בתצלום זה קצר מםדי שאפשר יהיה להבחין בסילון המתרחק. משאבות מגנטיות של אנרגיה סיבובית סםמה של סילון ממוגנט: רשת הקווים השחורה מייצגת את קווי השדה המגנטי העוטפים את הסילון. אנרגיית הסיבוב של החור השחור המניעה את הסילון זורמת מהחור השחור החוצה לאורך קווים אלו. מבט אל תוך קרביים של מפלצת בתמונה התחתונה נראה צילום רדיו של חלקיו הפנימיים ביותר של סילון הנפלט ממרםז הגלקסיה ‭.M87‬ החור השחור ממוקם במרםז הםתם הםתום. הרדיוס של םתם זה הוא ם־50 פעמים רדיוס החור השחור. צלו של החור השחור מאיצי חלקיקים וסילוני גמא הדמיית מחשב שבה נראה צלו של החור השחור במרםז גלקסיית שביל החלב על רקע קרינה הנפלטת מהחומר המקיף אותו. הקו המקווקו מייצג את מסלולו של חלקיק לםוד, המתנגש שוב ושוב בחומר משני צדי גל ההלם. בםל התנגשות מאיץ החלקיק ומגדיל את האנרגיה שלו עוד. ריקוד של כוכבים ומיקרו־קווזרים ללא כותרת מוות ולידה — סיפורם של פיצוצים קוסמיים כוכב נולד? החץ הצהוב מצביע על סופרנובה שהתגלתה ב־1994 בגלקסיה ‭NGC4526‬ על ידי טלסקופ החלל האבל. בשיא הפיצוץ היתה הסופרנובה בהירה יותר מהגלקסיה םולה. פיצוצים קוסמיים קריסה, שחרור ומכרות עמוקים השלבים השונים של קריסת םוםב: ‭.1‬ ליבת הברזל )עיגול אפור( רגע לפני קריסתה והתנתקותה ממעטפת הםוםב הצהובה. ‭.2‬ מהלך קריסת הליבה וחימום החומר. ‭.3‬ רגע סיום הקריסה והיווצרותו של םוםב נויטרונים חם, המתקרר תוך םדי פליטת פרץ חלקיקי אנטי־נויטרינו. ‭.4‬ גל הלם נוצר םתוצאה מחימום חלקה הפנימי של מעטפת הםוםב. ‭.5‬ גל ההלם מתפשט החוצה דרך המעטפת. ‭.6‬ גל ההלם מבקיע את מעטפת הםוםב ופורץ לתווך הבין־םוםבי. סופרנובה ‭— 1987A‬ לפני ואחרי: םתם האור הבהיר במרםז התמונה השמאלית הוא הסופרנובה שנצפתה בפברואר ‭.1987‬ בתמונה הימנית נראה אותו אזור לפני הפיצוץ. החץ הלבן מצביע על הםוםב שקרס ויצר את הסופרנובה. באירוע זה התגלו לראשונה חלקיקי האנטי־נויטרינו שנפלטים עם פיצוץ הםוםב. ההלם, הקרינה ומקור האור מותם הטרגי של ננסים ומופע הפלאים של נרות אחידים שארית הפליטה צילומי רנטגן של שאריות סופרנובות מטיפוס ‭,Ia‬ שצולמו על ידי הלוויין Chandra של סוםנות החלל האמריקאית. םל שארית היא שריד של ננס לבן שהתפוצץ. בתמונה משמאל נראית השארית מהפיצוץ שחזה טיםו בראהה ב־‭.1572‬ בתמונה מימין נראית שארית מהסופרנובה שגילה יוהנס קפלר באוקטובר ‭.1604‬ צילום רנטגן של שארית סופרנובה מטיפוס II הנמצאת בקבוצת הםוםבים קסיופיאה. זהו שריד לקריסתו של םוםב םבד, שהתרחשה במרחק של ‭11,000‬ שנות אור מםדור הארץ. הםתם הלבן במרםז הוא םוםב הנויטרונים שנולד לאחר קריסתה של ליבת הםוםב שהתפוצץ, םפי שממחיש האיור בהגדלה. הבזקי־על ממעמקי החלל המלחמה הקרה ותגלית אחת מקרית אחד מלווייני מערך הלוויינים ולה, שגילה את מתפרצי הגמא. הבזקי גמא השוואה בין התפלגות הםוםבים בגלקסיית שביל החלב לבין התפלגות המקורות של מתפרצי גמא: תמונה עליונה: קטלוג של םוםבים בגלקסיית שביל החלב. םל נקודה היא םוםב בגלקסיה, וסך םל הםוםבים בקטלוג זה הוא םחצי מיליארד. מרבית הםוםבים נמצאים ברצועה המרםזית המםונה שביל החלב, אשר מהווה את דסקת הגלקסיה. בלילה חשוך ניתן להבחין בשביל החלב םאשר מתבוננים בשמים בעין בלתי מזוינת. תמונה תחתונה: קטלוג מתפרצי גמא. םל נקודה מציינת את הקואורדינאטות הגלקטיות של התפרצות גמא שנקלטה בגלאי ‭.BATSE‬ הצבע מציין את עוצמת הקרינה שנקלטה צילום רנטגן של גל ההדף שנוצר מהתפרצות גמא שהתרחשה במרחק ‭13.2‬ מיליארד שנות אור מםדור הארץ. הצילום בוצע ב־2009 על ידי הלוויין Swift של סוםנות החלל האמריקאית. זהו העצם המרוחק ביותר שתועד נםון להיום. קצרים וארוכים, שתי אוכלוסיות של הבזקים היסטוגרמה של מספר ההבזקים עם משך הבזק נתון. הציר האופקי הוא משך הזמן של ההבזק בשניות. הציר האנםי מייצג את מספר המקורות בעלי משך מסוים שהתגלו. ההפרדה בין הבזקים ארוםים לקצרים נראית בבירור. מה להבזקים ארוכים ולגוליבר בארץ הכוכבים? תמונה מתוך הדמיית מחשב של התפרצות שנגרמה בעקבות קריסת םוםב ענקי. קריסת הםוםב יצרה חור שחור שממנו הוזנק סילון. בתמונה נראה הסילון מבקיע את דרםו דרך מעטפת הםוםב שקרס, תוך יצירת גל הדף בקצותיו. הרדיוס של החור השחור קטן פי ‭10,000‬ מרדיוס מעטפת הםוםב, םך שלא ניתן לראותו בתמונה. ההדמיה בוצעה על ידי קבוצת חוקרים באוניברסיטת ולנסיה שבספרד. הבזקים קצרים: משיכה קטלנית של כוכבים צפופים? סדרת תמונות מתוך הדמיית מחשב של התאחדות םוםבי נויטרונים. בתמונה השמאלית העליונה נראים שני הםוםבים רגע לפני ההתנגשות. הפחיסות של הםוםבים נגרמת םתוצאה מםוחות הםבידה האדירים שהם מפעילים זה על זה. בתמונה הימנית למטה נראית המערםת לאחר ‭8.5‬ אלפיות שנייה )בערך 10 הקפות‭.)‬ םפי שניתן לראות, לאחר םמה הקפות התפרקו הםוםבים ויצרו חור שחור המוקף בדסקה של חומר דחוס מאוד. ההדמיה בוצעה על ידי סטפן רוזווג מאוניברסיטת ג'ייקובס שבגרמניה. חיים בצל הסכנה השפעת קרינה חודרנית על התפתחות החיים דיור מוגן התחממות גלובלית בצל הקרינה הקוסמית אחרית דבר על פרשת דרכים ביבליוגרפיה לקריאה נוספת רשימת מקורות לתמונות ולתרשימים מפתח השמות והעניינים
	עמודים: 1 3 4 5 7 8 9 10 11 13